JP2014102076A - 電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】組電池の備える単電池の出力電圧の均等化処理とその単電池の満充電量の算出処理とをともに適切に実施する。
【解決手段】制御装置５０は、検出される電流に基づいて複数の単電池Ｃ１〜Ｃｎの充放電量の変化量をそれぞれ算出する。また、検出される電圧に基づいて複数の単電池Ｃ１〜Ｃｎの充電状態ＳＯＣをそれぞれ算出する。そして、満充電量算出期間である第１時刻から第２時刻までの間における充電状態の変化量ΔＳＯＣを充電状態ＳＯＣを用いて算出し、その充電状態の変化量ΔＳＯＣと、満充電量算出期間における充放電量の変化量ΔＡｈと、に基づいて複数の単電池の満充電量Ａｈｆをそれぞれ算出する。また、複数の単電池それぞれの出力電圧に基づいて複数の単電池のうち特定のものを放電させ、複数の単電池の出力電圧を均等にする。さらに、満充電量算出期間と均等化放電の実施期間との重複を禁止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の単電池を備える組電池を備え、その組電池の満充電量の算出を行う電池システムに関する。

電池は充放電を繰り返すことで劣化が進行する。特に、過充電や過放電が生じると劣化の進行が速くなる。過充電や過放電を抑制するために充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が所定の範囲内となるように電池の充電及び放電を行うことで、電池の劣化の進行を抑制することができる。ここで、充電状態とは、満充電量（Ａｈｆ）に対する電池の現在の充電量の比であり、満充電量とは、満充電された電池の充電量である。

充電状態は、満充電量を用いて算出することができる。ここで、電池は充放電を繰り返すに従って劣化が進行し、その満充電量が減少していく。電池の劣化に応じて変化する満充電量を算出し、その満充電量を用いて電池の充電状態を算出することで、電池の充電状態をより正確に算出することができ、ひいては過充電や過放電を抑制することが可能となる。

そこで、特許文献１には以下のような満充電量（Ａｈｆ）の算出方法が提案されている。第１時刻と第２時刻との間において、電池に流れる電流量を検出し、その電流量を用いて充放電量の変化量（ΔＡｈ）を算出する。さらに、第１時刻及び第２時刻において、電池の出力電圧を検出し、その出力電圧を用いてそれぞれのタイミングにおける充電状態を算出して、その充電状態を用いて充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）を算出する。充放電量の変化量（ΔＡｈ）を、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）で割ることで、満充電量（Ａｈｆ＝ΔＡｈ／ΔＳＯＣ）を算出する。

特開２００８―２４１３６８号公報

また、例えば、電気自動車やハイブリッド車に用いられる電池には、高い出力電圧が求められるため、複数の単電池が直列に接続された組電池が用いられる。複数の単電池には個体差があり、それぞれの単電池の内部抵抗等は異なった値となる。このため、組電池において、充放電を繰り返すと、単電池間に出力電圧のばらつきが生じることとなる。ばらつきが生じた場合、最も出力電圧が高い単電池の過充電を検出するまでが電池の充電範囲、最も電圧が低い単電池の過放電を検出するまでが電池の放電範囲となる。

このため、単電池の出力電圧のうち最も高い出力電圧と最も低い出力電圧の差である出力電圧のばらつきが大きくなるほど、組電池としての充電・放電可能な範囲が狭くなることとなる。そこで、単電池毎に放電回路を設けておき、単電池の出力電圧に基づいて個別に放電を実施することで、単電池間の出力電圧を均等化させる均等化処理が行われている。

満充電量を算出する際に、上記第１時刻と第２時刻との間で出力電圧の均等化を行った場合に、出力電圧に基づいて充電状態を算出し、その充電状態から充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）を算出すると、その算出された充電状態の変化量は出力電圧の均等化に伴う放電の影響が含まれたものとなる。

一方で、出力電圧の均等化において組電池全体には電流が流れない。このため、第１時刻と第２時刻との間において、組電池に流れる電流を検出し、その検出値を用いて充放電量の変化量を算出すると、その算出結果には出力電圧の均等化に伴う放電の影響が含まれず、実際の充放電量の変化量と異なるものとなる。このため、第１時刻から第２時刻において出力電圧の均等化が行われると、満充電量の算出精度が低下する。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、組電池の備える単電池の出力電圧の均等化処理とその単電池の満充電量の算出処理とをともに適切に実施可能な手段を提供することを目的とする。

請求項１に記載の電池システムは、直列接続された複数の単電池（Ｃ１〜Ｃｎ）を備える組電池（１０）と、前記複数の単電池の出力電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段（Ｕ）と、前記組電池に流れる充放電電流を検出する電流検出手段（６０）と、前記電圧検出手段により検出した電圧に基づいて前記複数の単電池の充電状態（ＳＯＣ）をそれぞれ算出する充電状態算出手段（５０）と、を備える。

さらに、第１時刻からその後の第２時刻までを満充電量算出期間とし、前記充電状態算出手段により算出した前記第１時刻及び前記第２時刻における各充電状態を用いて、前記満充電量算出期間における前記複数の単電池の充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）をそれぞれ算出する第１変化量算出手段（５０）と、前記電流検出手段により検出した電流に基づいて、前記満充電量算出期間における前記複数の単電池の充放電量の変化量（ΔＡｈ）をそれぞれ算出する第２変化量算出手段（５０）と、前記第１変化量算出手段により算出した充電状態の変化量と、前記第２変化量算出手段により算出した充放電量の変化量とに基づいて、前記複数の単電池の満充電量（Ａｈｆ）をそれぞれ算出する満充電量算出手段（５０）と、前記電圧検出手段により検出した電圧に基づいて前記複数の単電池を個別に選択的に放電させ、前記複数の単電池の出力電圧を均等にする均等化手段（５０）と、前記満充電量算出期間と前記均等化手段による放電の実施期間との重複を禁止する禁止手段（５０）と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、満充電量算出期間と均等化手段による放電の実施期間との重複が禁止されるため、出力電圧の均等化に伴って生じる満充電量の算出精度の低下を抑制することができる。

一実施形態にかかるシステム構成図。 充放電量の変化量と充電状態の変化量との対応関係を示す図。 開放端電圧と充電状態との対応関係を示す図。 同実施形態にかかる均等化処理を示すフローチャート。 同実施形態にかかる満充電量算出処理を示すフローチャート。 変形例にかかる均等化処理を示すフローチャート。 変形例にかかる満充電量算出処理を示すフローチャート。

以下、組電池の電池セル（単電池）について満充電量をそれぞれ算出し、また、組電池の均等化放電を行う電池システムを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。

図示される組電池１０は、電池セルＣ１〜Ｃｎの直列接続体としての組電池であり、その開放端電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｅｌｌ Ｖｏｌｔａｇｅ）が例えば１００Ｖ以上となるものである。電池セルＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、リチウムイオン蓄電池等の２次電池である。電池セルＣ１〜Ｃｎは、個体差を除き、互いに等しい構成である。すなわち、ＳＯＣに対するＯＣＶの関係や、劣化が生じていない場合での満充電量及び内部抵抗値等が互いに等しいものである。

組電池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、組電池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、内燃機関であるエンジン２２のクランク軸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、エンジン２２の停止時において、クランク軸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及びエンジン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、エンジン２２を駆動するＨＶモードと、エンジン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。

組電池１０には、電池セルＣ１〜Ｃｎの状態を監視する監視ユニットＵが接続されている。監視ユニットＵは、電池セルＣ１〜Ｃｎのそれぞれに対して接続された放電用抵抗体３０及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、監視ユニットＵは、電池セルＣ１〜Ｃｎの出力電圧のうちの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Ｃ１〜Ｃｎのそれぞれの出力電圧は、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Ｕを操作することで、組電池１０の状態を制御するものである。制御装置５０は、監視ユニットＵを操作し、電池セルＣ１〜Ｃｎの出力電圧の均等化放電を実施する。制御装置５０は、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、制御装置５０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Ｕ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Ｃ１〜Ｃｎ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。

また、制御装置５０は、電源スイッチとしてのイグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチという）のオン・オフや車両の走行状態に基づいて、メインリレーＭＲを開閉する機能を備える。制御装置５０は、ＩＧスイッチがオフからオンに操作された場合に一時的にメインリレーＭＲのオンを遅らせるものとなっている。また、制御装置５０は、ＩＧスイッチがオフとされている期間において、メインリレーＭＲを制御して開状態とし、組電池１０における充放電を停止させる。

先の図１に示す制御装置５０は、検出信号Ｓｖに基づき、電池セルＣ１〜Ｃｎ間のＯＣＶのばらつき幅が規定量以上になっている場合に、ＯＣＶ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、ＯＣＶのばらつき幅とは、電池セルＣ１〜ＣｎのＯＣＶのうち、最大の電圧値と最小の電圧値との差である。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、放電用抵抗体３０を用いた放電電流が比較的小さいことに起因している。

また、図１に示すように、組電池１０とメインリレーＭＲとの間には、電流センサ６０が設けられている。電流センサ６０は、組電池１０の出力電流である充放電電流を検出し、検出信号Ｓｉを出力する。制御装置５０は、電流センサ６０から入力される検出信号Ｓｉから組電池１０の充放電電流の電流値Ｉａを取得する。制御装置５０は、検出信号Ｓｉ及び検出信号Ｓｖに基づいて電池セルＣ１〜Ｃｎそれぞれの満充電量Ａｈｆを算出する。

図２にＳＯＣと充放電量とが変化する場合におけるこれら両者の関係図を示す。ＳＯＣは、満充電量Ａｈｆに対する実際の蓄電池の充電量の比であるため、ＳＯＣが１００％のとき充放電量は０、ＳＯＣが０％のとき充放電量は満充電量Ａｈｆとなる。以下、図２を用いて、ＳＯＣの変化量ΔＳＯＣと、充放電量の変化量ΔＡｈとに基づいて満充電量Ａｈｆを算出する方法について説明する。なおここでは、説明の便宜上、１つの電池セルＣについて説明する。

図２において、第１時刻から第２時刻までが満充電量算出期間である。これら第１時刻、第２時刻はそれぞれ、電池セルＣのＯＣＶを検出可能なタイミングであり、例えばＩＧスイッチがオフ状態からオン状態に切替操作された直後のタイミングである。このタイミングでは、組電池１０に充放電電流が流れておらずＯＣＶの検出が可能となっている。

満充電量算出期間の始まり時期である第１時刻、終わり時期である第２時刻では、電池セルＣのＯＣＶにより充電状態がＳＯＣ１，ＳＯＣ２としてそれぞれ算出される。ここで、図３に示すように、ＯＣＶとＳＯＣとは一対一の関係にあり、この関係がマップとして制御装置５０に記憶されている。そして、図３の関係に基づいて、電池セルＣのＳＯＣ１，ＳＯＣ２が算出される。そして、第１時刻と第２時刻との間におけるＳＯＣの変化量ΔＳＯＣが、ＳＯＣ１とＳＯＣ２との差として算出される（ΔＳＯＣ＝ＳＯＣ１―ＳＯＣ２）。

また、第１時刻〜第２時刻の期間では、充放電量の変化量ΔＡｈ、すなわち電池セルＣから出入りした電荷量が、組電池１０の出力電流の電流値Ｉａを時間積分することで算出される（ΔＡｈ＝∫Ｉａ・ｄｔ）。

なお、上記のとおり第１時刻、第２時刻はそれぞれＩＧスイッチのオン直後であり、第１時刻〜第２時刻の間にはＩＧスイッチ＝オフとなる期間が存在する。この場合、ＩＧスイッチのオフ中にもＳＯＣ１、ΔＡｈの情報が保持されるよう、ＳＯＣ１、ΔＡｈが、制御装置５０内の不揮発性の記憶部であるＥＥＰＲＯＭ（登録商標）に記憶されるとよい。

上記のとおり算出されたＳＯＣの変化量ΔＳＯＣと、充放電量の変化量ΔＡｈとは、Ａｈｆ×ΔＳＯＣ＝ΔＡｈという関係にあるため、満充電量Ａｈｆは、Ａｈｆ＝ΔＡｈ／ΔＳＯＣとして求められる。図２では、直線Ｌ１の傾きが満充電量Ａｈｆに相当する。

ただし、第１時刻と第２時刻との間において電池セルＣの均等化放電が実施されると、均等化放電に伴う電池セルＣのＯＣＶの低下により、第２時刻では、電池セルＣのＳＯＣがＳＯＣ２より低いＳＯＣ２’となり、ＳＯＣの変化量が「ＳＯＣ１−ＳＯＣ２’」として算出される（図のΔＳＯＣ’）。一方で、充放電量の変化量ΔＡｈについては、電池セルＣで均等化放電が実施されても電池セルＣごとの放電用抵抗体３０に電流が流れるだけであり、組電池１０には充放電電流は流れず、電流センサ６０によって検出される電流値Ｉａは０のままとなる。このため、充放電量の変化量ΔＡｈは均等化放電が実施された場合と実施されていない場合とで変化しない。

つまり、満充電量算出期間において均等化放電が実施されると、均等化放電が実施されない場合とは満充電量Ａｈｆの値が異なってしまい、満充電量Ａｈｆの算出精度の低下が生じる。図２では、直線Ｌ２の傾きとして満充電量が算出され、それは「Ａｈｆ’」となる。そこで、本実施形態では、満充電量算出期間と均等化放電の実施期間との重複を防止することで、満充電量Ａｈｆの算出精度の低下を抑制する。

図４に本実施形態における均等化処理に関し、特に制御装置５０によって行われる処理の手順を示す。均等化処理は、ＩＧスイッチがオフされ、そのオフ状態のまま所定の時間（例えば、1時間）継続した場合に制御装置５０が起動されて実施される。

まず、ステップＳ１０において、各電池セルＣ１〜ＣｎのＯＣＶをそれぞれ検出する。ステップＳ１１において、電池セル同士のＯＣＶのばらつき幅を算出する。ステップＳ１２において、ＯＣＶのばらつき幅が、均等化放電を実施するかどうかを判定するための第１判定値Ｋ１以上であるか否かを判断する。第１判定値Ｋ１は、例えばＯＣＶをＳＯＣに換算した場合に５％となる値である。ばらつき幅＜第１判定値Ｋ１の場合（Ｓ１２：ＮＯ）、均等化放電を行わずに処理を終了する。

ステップＳ１２において肯定的な判断がなされた場合、ステップＳ１３において、今現在、満充電量Ａｈｆの算出が実施されているか否かを判断する。満充電量Ａｈｆの算出が実施されていない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、均等化放電の実施を許可する。すなわち、ステップＳ１６において、監視ユニットＵを制御して電池セルＣ１〜Ｃｎについて均等化放電を実施し、その後本処理を終了する。

また、満充電量Ａｈｆの算出が実施されている場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、満充電量Ａｈｆの算出と均等化放電とのいずれを優先するかを判断する優先判断処理（Ｓ１４，Ｓ１５）を実施する。すなわち、ステップＳ１４において、ＯＣＶのばらつき幅が、満充電量Ａｈｆの算出よりも均等化放電を優先するかどうかを判定するための第２判定値Ｋ２以上であるか否かを判断する。第２判定値Ｋ２は、上記の第１判定値Ｋ１よりも大きい値であり、例えばＯＣＶをＳＯＣに換算した場合に１０％となる値である。ばらつき幅＜第２判定値Ｋ２の場合、満充電量Ａｈｆの算出よりも均等化放電を優先することはせず、そのまま本処理を終了する。つまり、均等化放電の実施を禁止する。

ステップＳ１４において肯定的な判断がなされた場合、ステップＳ１５において、複数の電池セルＣ１〜Ｃｎに所定の劣化状態になっている電池セルが含まれているか否かを判断する。ここで、各電池セルＣ１〜Ｃｎについての劣化判定は、例えば電池セルＣ１〜Ｃｎのうち過充電又は過放電が生じているものがあるかどうかに基づいて行われるとよい。より具体的には、組電池１０では各電池セルＣ１〜Ｃｎにおいて充放電が実施されるべき充放電範囲が各々定められており、制御装置５０は、車両の運転中に、各電池セルＣ１〜ＣｎのＳＯＣが充放電範囲内に入っているかどうかを逐次判定することで、過充電／過放電の診断を実施する。そして、いずれかの電池セルで過充電／過放電が生じた場合（又はその過充電／過放電が繰り返し生じる場合）に、その電池セルが所定の劣化状態になっていると判断する。

所定の劣化状態になっている電池セルが含まれている場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、各電池セルＣ１〜Ｃｎについてより精密な充放電管理が要求される。そのため、ばらつき幅≧第２判定値Ｋ２であっても、満充電量Ａｈｆの算出よりも均等化放電を優先することはせず、そのまま本処理を終了する。つまり、均等化放電の実施を禁止する。

また、所定の劣化状態になっている電池セルが含まれていない場合（Ｓ１５：ＮＯ）には、ステップＳ１６において、監視ユニットＵを制御して電池セルＣ１〜Ｃｎについて均等化放電を実施する。つまり、満充電量Ａｈｆの算出中であっても、ＯＣＶのばらつき幅が第２判定値Ｋ２以上であることから、満充電量Ａｈｆの算出よりも均等化放電を優先する。

図５に本実施形態における満充電量算出処理に関し、特に制御装置５０によって行われる処理の手順を示す。この処理は、ＩＧスイッチがオンになっている状態下で、制御装置５０によってΔｔ秒周期で行われる。

まず、ステップＳ２０において、Ａｈｆ算出要求があるか否かを判断する。ここで、Ａｈｆ算出要求は、満充電量Ａｈｆを前回算出してから車両が走行した距離が所定値を超えている場合や、組電池１０における過放電や過充電のダイアグが頻発している場合に生じる。Ａｈｆ算出要求が無い場合、処理を終了する。ステップＳ２０において肯定的な判断がなされた場合、ステップＳ２１において、今現在、均等化放電が実施されていないか否かを判断する。

ステップＳ２１において肯定的な判断がなされた場合、ステップＳ２２において、ＯＣＶ検出条件が成立しているか否かを判断する。ここで、ＯＣＶ検出条件は、ＩＧスイッチがオフ状態からオン状態へと切り替えられた直後であって、かつメインリレーＭＲがオフ状態であることを含んでいる。また、本実施形態では、ＩＧスイッチがオン状態へと切り替えられる前においてメインリレーＭＲが所定の時間（例えば、１時間）以上オフ状態を継続していたこととを含んでいる。ＩＧスイッチがオン状態へと切り替えられた直後は組電池１０に電流は流れておらず、ＯＣＶの検出に好適な状態である。また、メインリレーＭＲが所定の時間以上オフ状態を継続していることは、組電池１０に電流が流れていないことを意味する。このため、ＯＣＶに対する分極の影響を抑制することができ、ＯＣＶの検出に好適な状態である。これら、両条件がともに成立した場合に、ＯＣＶ検出条件が成立したと判断する。

ステップＳ２２において肯定的な判断がなされた場合、ステップＳ２３において各電池セルＣ１〜ＣｎのＯＣＶを検出する。次に、ステップＳ２４において、満充電量算出期間の始まり時期である第１時刻におけるＳＯＣ（ＳＯＣ１）が算出されていないか否かを判断する。ステップＳ２４において肯定的な判断がなされた場合、ステップＳ２５において、各電池セルＣ１〜ＣｎのＯＣＶに基づいてＳＯＣ１を算出する。そして、ステップＳ２６において、その算出されたＳＯＣ１をＥＥＰＲＯＭに記憶し処理を終了する。

ステップＳ２２において否定的な判断がなされた場合、すなわちＯＣＶ検出条件が成立していない場合、ステップＳ２７において、ＳＯＣ１の算出後であるか否かを判断する。ＳＯＣ１の算出後でない場合は処理を終了する。ステップＳ２７において肯定的な判断がなされた場合、ステップＳ２８において、組電池１０の充放電電流の電流値Ｉａを検出する。ステップＳ２９において、充放電量の変化量ΔＡｈ（前回値）に対して、今回の電流値Ｉａと満充電量算出処理の周期Δｔとの積を加算してΔＡｈの今回値を算出する。そして、ステップＳ２６において、その算出されたΔＡｈをＥＥＰＲＯＭに記憶し処理を終了する。なお、ＥＥＰＲＯＭに対するＳＯＣ１やΔＡｈの記憶を、処理ごとに実施するのではなく、ＩＧスイッチのオフ操作時にまとめて実施する構成であってもよい。

ステップＳ２４において否定的な判断がなされた場合、すなわちＳＯＣ１算出後であると判断された場合、ステップＳ３０において、Ａｈｆ算出条件が成立しているか否かを判断する。ここでＡｈｆ算出条件には、電流センサ６０の検出誤差の累積に伴うＡｈｆの算出誤差の増大を抑制するために、組電池１０において充放電がなされた時間であるＴ＿ＯＮが所定値（例えば、１０時間）以下であることを含む。また、組電池１０において、自然放電によってＳＯＣが低下し、それに起因してＡｈｆの算出誤差が生じることを抑制するために、満充電量算出期間においてメインリレーＭＲがオフ状態とされていた時間Ｔ＿ＯＦＦが所定値（例えば、３日間）以下であることを含む。また、外乱の影響を抑制するために、充電状態の変化量であるΔＳＯＣが所定値（例えば、１０％）以上であることを含む。また、外乱の影響を抑制するために、充放電量の変化量であるΔＡｈが所定値（例えば、劣化していない状態でのＡｈｆの１０％）以上であることを含む。これら各条件が全て成立している場合に、Ａｈｆ算出条件が成立しているとする（Ｓ３０：ＹＥＳ）。

そして、ステップＳ３１において、今回の処理において検出された各電池セルＣ１〜ＣｎのＯＣＶに基づいて、満充電量算出期間の終わり時期である第２時刻におけるＳＯＣ（ＳＯＣ２）を算出する。次に、ステップＳ３２において、各電池セルＣ１〜ＣｎのＳＯＣの変化量ΔＳＯＣを算出する（ΔＳＯＣ＝ＳＯＣ１−ＳＯＣ２）。ステップＳ３３において、各電池セルＣ１〜ＣｎのＡｈｆを算出し（Ａｈｆ＝ΔＡｈ／ΔＳＯＣ）、処理を終了する。

また、Ａｈｆ算出条件が成立していない場合（Ｓ３０：ＮＯ）、ステップＳ３４において、Ａｈｆの算出を中止し、処理を終了する。なお、ステップＳ３４では、ＳＯＣ１、ΔＡｈの各値の初期化を実施する。また、ステップＳ２１において否定的な判断がなされた場合、すなわち、均等化放電が実施されている場合、均等化処理と満充電量算出処理の重複を抑制するため、ステップＳ３４においてＡｈｆの算出を中止し、処理を終了する。

以下本実施形態の奏する効果を述べる。

上記構成によれば、満充電量算出期間と均等化放電の実施期間との重複が禁止されるため、均等化放電の実施に起因する満充電量Ａｈｆの算出精度の低下を抑制することができる。さらに、図４のステップＳ１２の判定時に、ＯＣＶのばらつき幅が第１判定値Ｋ１以上になっていたとしても、満充電量算出期間であれば均等化放電の実施を禁止する。満充電量算出処理を優先して実施することで、満充電量Ａｈｆの算出機会を確保することができる。

均等化放電は、組電池１０に充放電電流が流れていない状態で検出される開放端電圧ＯＣＶに基づいて実施される。したがって、ＯＣＶは不連続で検出されることになり、組電池１０において充放電電流が流れていた状態から流れていない状態に切り替わった際には、各電池セルＣ１〜ＣｎのＯＣＶのばらつき幅が過度に大きくなっていることがあると考えられる。つまり、ＯＣＶのばらつき幅が第２判定値Ｋ２以上になっていることが生じると考えられる。この場合、ＯＣＶのばらつき幅が過度に大きい状態を放置しておくことは望ましくない。この点、ばらつき幅≧Ｋ２の場合には、満充電量Ａｈｆの算出中であっても均等化放電が優先して実施されるため、ＯＣＶのばらつき幅が過度に大きい状態が放置されるといた不都合を抑制できる。また、均等化放電の実施機会を好適に確保することができる。

電池セルが劣化状態になっていると、充放電の速度が大きく、ＳＯＣを所定の充放電範囲内に制御することが困難になる。この点、電池セルＣが劣化状態になっている場合には、ＯＣＶのばらつき幅≧Ｋ２であっても、満充電量Ａｈｆの算出よりも均等化放電を優先することはせず、均等化放電を禁止するようにした。これにより、電池セルが劣化状態になっている場合において、各電池セルＣ１〜Ｃｎのより精密な充放電管理を実施できる。

電池に電流が流れると、分極が発生して起電力が変動する。そして、その起電力の変動は、電流出力が停止された後も所定の時間が経過するまで継続する。起電力の変動に伴いＯＣＶも変動する。上記構成では、ＩＧスイッチがオフ状態とされ、そのオフ状態のまま所定の時間継続した場合、すなわち、組電池１０における電流出力が所定時間以上停止されている状態でＯＣＶを検出するため、ＯＣＶを精度よく検出できる。均等化処理において、精度よく検出されたＯＣＶを用いて、ＯＣＶのばらつき幅を判定し、均等化放電の要否を決定するため、適切に均等化放電を実施できる。同様に、満充電量算処理において、精度よく検出されたＯＣＶに基づいて、それぞれのＳＯＣの算出を行うこととなる。このため、その算出されるＳＯＣは精度よく算出されることとなる。そして、そのＳＯＣを用いて満充電量Ａｈｆを算出することで、満充電量Ａｈｆを精度よく算出することが可能となる。

ＩＧスイッチをオフ状態にして組電池１０の充放電を停止している場合に、組電池１０の充電量は自然放電によって低下していく。自然放電による充電量の変化は組電池１０の出力電流を用いて算出することができないため、自然放電が大きくなると、充放電量の変化量ΔＡｈの算出精度が低下する。そこで、自然放電による算出精度への影響を抑制するために、満充電量算出条件として、Ｔ＿ＯＦＦが所定値（例えば、3日）より短いことを含む。これにより、ＩＧスイッチがオフ状態とされている時間が所定の時間以上である場合に、満充電量Ａｈｆの算出を中止して、満充電量Ａｈｆが精度低く算出されることを抑制する。

電流センサ６０によって検出される電流値Ｉａには誤差が含まれ、その電流値Ｉａの時間積分として算出される充放電量の変化量ΔＡｈについては、その積分時間が長いほど誤差が累積されることとなる。このため、満充電量算出期間において、組電池１０に電流が流れている時間が長いほど、算出される満充電量Ａｈｆの精度も低下することとなる。そのため、満充電量算出条件として、Ｔ＿ＯＮが所定値以下（例えば、１０時間）であることを含む。これにより、長時間の電流値Ｉａの加算に伴い充放電量の変化量ΔＡｈの誤差が大きくなった場合に、満充電量Ａｈｆの算出を行わないことで、満充電量Ａｈｆにおける誤差を抑制することができる。

満充電量算出条件として、ΔＳＯＣが所定値以上であることと、ΔＡｈが所定値以上であることを含む。これにより、ノイズなどの外乱による誤差の影響を抑制することができる。

（他の実施形態）
・満充電量算出期間の途中において、ＯＣＶのばらつき幅が第２判定値Ｋ２以上であり均等化放電の実施が許可される場合（図４のステップＳ１３，Ｓ１４が共にＹＥＳとなる場合）に、その許可の時点を満充電量算出期間の終わり時期とし、第１時刻から許可の時点との間の期間におけるΔＳＯＣとΔＡｈとに基づいて各電池セルＣ１〜Ｃｎの満充電量Ａｈｆを算出するようにしてもよい。具体的には、制御装置５０は、図６に示す均等化処理を実施するとともに、図７に示す満充電量算出処理を実施する。なお、図６に示す均等化処理は、図４に示す均等化処理に置き換えて実施される。また、図７に示す満充電量算出処理は、図５に示す満充電量算出処理に追加して（又はこれに並行して）実施される処理である。

図６に示す均等化処理は、図４に示す均等化処理と比較して、ステップＳ１５において肯定的な判断がなされた後の処理としてステップＳ４０が追加されている。このステップＳ４０では、この時点でのＯＣＶに基づいて各電池セルＣ１〜ＣｎのＳＯＣ３を算出し、そのＳＯＣ３をＥＥＰＲＯＭに記憶する。そしてその次に、ステップＳ１６において均等化放電を実施する。

図７に示す満充電量算出処理では、ステップＳ５０において、ＩＧオフ中にＳＯＣ３が算出されてそれがＥＥＰＲＯＭに記憶されているか否かを判定し、それが肯定判断される場合に、ステップＳ５１に進む。そして、ステップＳ５１において、ＳＯＣ１とＳＯＣ３とにより各電池セルＣ１〜ＣｎのＳＯＣの変化量ΔＳＯＣを算出する（ΔＳＯＣ＝ＳＯＣ１−ＳＯＣ３）。ステップＳ５２において、各電池セルＣ１〜ＣｎのＡｈｆを算出し（Ａｈｆ＝ΔＡｈ／ΔＳＯＣ）、処理を終了する。

なお、図７の処理は、図５による満充電量Ａｈｆの算出（ステップＳ３１〜Ｓ３３）よりも優先して実施され、図７により満充電量Ａｈｆが算出される場合には、図５による満充電量Ａｈｆの算出は実施されない。

なお、ＳＯＣ３に基づく満充電量Ａｈｆの算出は、ＩＧスイッチのオン後に実施される代わりに、ＩＧスイッチのオフ中、すなわちＳＯＣ３が算出された時点でそれに引き続き実施されてもよい。

満充電量算出期間の途中において、ＯＣＶのばらつき幅が過度に大きく（第２判定値Ｋ２以上であり）均等化放電の実施が許可される場合、その時点で満充電量Ａｈｆの算出が中止されると、それまでにＡｈｆ算出のために取得した情報（ＳＯＣ１やΔＡｈ）が無駄になってしまう。この点について、上記のとおり許可の時点を満充電量算出期間の終わり時期とし、第１時刻から許可の時点との間の期間におけるΔＳＯＣとΔＡｈとに基づいて各電池セルＣ１〜Ｃｎの満充電量Ａｈｆを算出する構成としたため、せっかくの取得情報が無駄になることはなく、算出要求に応じて好適に満充電量Ａｈｆを算出できる。

この場合、第１時刻は先の車両運転時におけるＩＧスイッチのオンタイミング、第２時刻は後の車両運転時におけるＩＧスイッチのオンタイミングであり、その間のＩＧオフ期間で均等化放電の実施が許可されるようになっており、その放電許可の時点では既にＡｈｆ算出のための情報が十分に取得されていると考えられる。そのため、満充電量Ａｈｆの算出に関しては何ら支障はないと考えられる。

なお、第１時刻と放電許可の時点との間の時間が所定時間（例えば１時間）以上か否かを判定し、所定時間以上である場合にのみ、放電許可の時点での取得情報を用いて満充電量Ａｈｆを算出するようにしてもよい。

・ＩＧスイッチのオン直後にＯＣＶを検出する構成に代えて、ＩＧスイッチのオフ直後にＯＣＶを検出する構成としてもよい。この場合には、組電池１０に流れていた電流値Ｉａに基づいて電池セルＣ１〜Ｃｎの分極状態を推定し、その推定に基づいてＯＣＶを補正するとよい。これにより、ＯＣＶのばらつき幅やＳＯＣを正確に算出することができる。

・ＩＧスイッチがオンのままであっても、モータジェネレータ１４，２０との間の充放電が停止されることがあると考えられ、その際にメインリレーＭＲが開放されることで各電池セルＣ１〜ＣｎのＯＣＶの検出が可能となる。ゆえに、メインリレーＭＲが開放（オフ）されているか否かを判定するとともに、メインリレーＭＲ＝開放の状態下でＯＣＶを検出し、そのＯＣＶに基づいて均等化放電や満充電量の算出を実施するようにしてもよい。

・各電池セルＣ１〜ＣｎのＯＣＶのばらつき幅に基づいて均等化放電を実施する構成に代えて、各電池セルＣ１〜Ｃｎに電流が流れている状態で検出されたセル出力電圧のばらつき幅に基づいて均等化放電を実施する構成としてもよい。また、各電池セルＣ１〜ＣｎのＯＣＶに基づいてＳＯＣを算出する構成に代えて、各電池セルＣ１〜Ｃｎに電流が流れている状態で検出されたセル出力電圧に基づいてＳＯＣを実施する構成としてもよい。

・均等化放電処理及び満充電量算出処理の対象は、電池セルＣ１〜Ｃｎ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１０を構成する一部の電池セルを単電池として、その単電池同士を処理対象としてもよい。すなわち、その単電池毎に放電用抵抗体及びスイッチング素子を接続し、放電制御部３４がそのスイッチング素子を選択的にオン操作することで、単電池毎に均等化放電を行うものであってもよい。

１０…組電池、５０…制御装置（充電状態算出手段、第１変化量算出手段、第２変化量算出手段、満充電量算出手段、均等化手段、禁止手段）、６０…電流センサ（電流検出手段）、Ｃ１〜Ｃｎ…電池セル（単電池）、Ｕ…監視ユニット（電圧検出手段）、Ａｈｆ…満充電量、ＳＯＣ…充電状態、ΔＡｈ…充放電量の変化量、ΔＳＯＣ…充電状態の変化量。

Claims (8)

1. 直列接続された複数の単電池（Ｃ１〜Ｃｎ）を備える組電池（１０）と、
   前記複数の単電池の出力電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段（Ｕ）と、
   前記組電池に流れる充放電電流を検出する電流検出手段（６０）と、
   前記電圧検出手段により検出した電圧に基づいて前記複数の単電池の充電状態（ＳＯＣ）をそれぞれ算出する充電状態算出手段（５０）と、
   第１時刻からその後の第２時刻までを満充電量算出期間とし、前記充電状態算出手段により算出した前記第１時刻及び前記第２時刻における各充電状態を用いて、前記満充電量算出期間における前記複数の単電池の充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）をそれぞれ算出する第１変化量算出手段（５０）と、
   前記電流検出手段により検出した電流に基づいて、前記満充電量算出期間における前記複数の単電池の充放電量の変化量（ΔＡｈ）をそれぞれ算出する第２変化量算出手段（５０）と、
   前記第１変化量算出手段により算出した充電状態の変化量と、前記第２変化量算出手段により算出した充放電量の変化量とに基づいて、前記複数の単電池の満充電量（Ａｈｆ）をそれぞれ算出する満充電量算出手段（５０）と、
   前記電圧検出手段により検出した電圧に基づいて前記複数の単電池を個別に選択的に放電させ、前記複数の単電池の出力電圧を均等にする均等化手段（５０）と、
   前記満充電量算出期間と前記均等化手段による放電の実施期間との重複を禁止する禁止手段（５０）と、
   を備えることを特徴とする電池システム。
2. 前記禁止手段は、前記均等化手段による均等化について前記電圧検出手段により検出した電圧に基づく実施条件が成立する場合に、その条件成立の時点で前記満充電量算出期間になっているか否かを判定し、前記満充電量算出期間になっていれば前記均等化手段による放電の実施を禁止することを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
3. 前記均等化手段は、前記組電池に充放電電流が流れていない状態で前記電圧検出手段により検出される開放端電圧（ＯＣＶ）の前記単電池同士のばらつき幅が、あらかじめ定めた第１判定値（Ｋ１）以上である場合に、前記複数の単電池を選択的に放電させるものであり、
   前記開放端電圧のばらつき幅が前記第１判定値以上であることにより前記放電の実施条件が成立する場合において、その時点で前記満充電量算出期間になっていても、前記開放端電圧のばらつき幅が前記第１判定値よりも大きい第２判定値（Ｋ２）以上であれば、前記均等化手段による放電の実施を許可する手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
4. 前記複数の単電池に所定の劣化状態になっているものが含まれているか否かを判定する劣化判定手段を備え、
   前記禁止手段は、前記所定の劣化状態になっている単電池が含まれていると判定された場合に、前記開放端電圧のばらつき幅が前記第２判定値以上であっても、前記均等化手段による均等化を禁止することを特徴とする請求項３に記載の電池システム。
5. 前記満充電量算出手段は、前記満充電量算出期間の途中において、前記開放端電圧のばらつき幅が前記第２判定値以上であり前記均等化手段による放電の実施が許可される場合に、その許可される時点を前記満充電量算出期間の終わり時期とし、前記第１時刻から前記許可の時点との間の期間における充電状態の変化量と充放電量の変化量とに基づいて前記単電池の満充電量を算出することを特徴とする請求項３又は４に記載の電池システム。
6. 前記電圧検出手段は、前記組電池に充放電電流が流れていない状態で前記各単電池の開放端電圧を検出するものであり、
   前記組電池の充放電が停止されてから所定時間が経過した後に検出される前記開放端電圧に基づいて、前記充電状態算出手段による前記充電状態の算出と、前記均等化手段による前記放電とを実施することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池システム。
7. 車両に搭載される電池システムであって、
   前記第１時刻は、車両の電源スイッチがオンされる時刻であり、前記第２時刻は、その後に前記電源スイッチがオフされてさらに再びオンされる時刻であり、
   前記満充電量算出期間において前記電源スイッチがオフ状態で継続されている時間（Ｔ＿ＯＦＦ）が所定のオフ時間判定値以上である場合に、満充電量の算出を中止することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電池システム。
8. 車両に搭載される電池システムであって、
   前記満充電量算出期間において車両の電源スイッチがオン状態で継続されている時間（Ｔ＿ＯＮ）が所定のオン時間判定値以上となった場合に、満充電量の算出を中止することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電池システム。

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