JP2014112980A - バッテリモジュール、バッテリシステム、電源装置、及び、移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく運転することができるバッテリシステムを提供する。
【解決手段】このバッテリシステム１００は、互いに直列に接続されたバッテリモジュール１、切替スイッチＳＷ１及び全体制御部４を備えている。バッテリモジュール１は、互いに直列に接続されたバッテリ１０、均等化部２０、モジュール制御部３０、迂回配線４０及び迂回スイッチＳＷ２を備えている。バッテリモジュール１から選択された均等化対象モジュール１′において、各バッテリ１０のＳＯＣから算出された第１充電状態がバッテリ１０の特性図における第１領域内に含まれていない場合には、この均等化対象モジュール１′を充電又は放電することにより、第１充電状態を第１領域内に移動させる。その後、各バッテリ１０のＳＯＣを均等化する。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリモジュール及びバッテリシステムと、これらを備える電源装置及び移動体に関する。

従来、複数のセル（単電池）が直列に接続した組電池の容量調整方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来の組電池の容量調整方法では、まず、組電池の各セルの充電状態（state of charge：ＳＯＣ）を検出してその平均値を求め、ＳＯＣの平均値が、セルのＳＯＣ−開放電圧（ＯＣＶ）特性における傾き｜ΔＯＣＶ／ΔＳＯＣ｜が所定値以上となるＳＯＣの範囲内にある場合に組電池の各セルの容量調整条件を決定する。次に、この容量調整条件にしたがって組電池の各セルのＳＯＣを調整することにより、ＳＯＣの均等化が行われる。

特開２００４−３１０１２号公報

しかしながら、特許文献１で開示された容量調整方法では、ＳＯＣの平均値が、｜ΔＯＣＶ／ΔＳＯＣ｜が所定値以上となるＳＯＣの範囲内にない場合には各セルの容量調整条件を決定することができない。したがって、組電池の運転状況によっては、各セルのＳＯＣを均等化することができない場合が生じるので、組電池を効率よく運転することができない。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるバッテリモジュールは、電源及び負荷の少なくとも一方に対して互いに直列に接続された複数のバッテリと、複数のバッテリの充電状態をそれぞれ検出する制御部とを備え、バッテリの充電状態に対するバッテリの開放電圧の特性は、充電状態に対する開放電圧の変化率が他の特性領域より高い第１領域を有しており、制御部は、複数のバッテリの充電状態から算出される第１充電状態が第１領域内に含まれていない場合に、複数のバッテリの充電又は放電を行うことにより、第１充電状態を第１領域内に移動する第１調整処理と、第１調整処理を行った後、複数のバッテリの充電状態を第２充電状態にそれぞれ調整する均等化処理とを行う。

なお、本発明におけるバッテリとは、複数のバッテリセルを並列接続したセル群、又は、単一のバッテリセルを含む構成を意味する。また、第１領域とは、バッテリの充電状態（state of charge：ＳＯＣ）に対する開放電圧（ＯＣＶ）の変化率（ΔＯＣＶ／ΔＳＯＣ）が他の特性領域より高い領域を意味する。この第１領域内にないＳＯＣに対しては、わずかなＯＣＶの測定誤差が大きなＳＯＣの変化量になるため、各バッテリのＳＯＣを均等化する際にバラツキが大きくなりやすい。これに対して、第１領域内にあるＳＯＣに対しては、ＯＣＶに対するＳＯＣの変化量が小さいので、各バッテリのＳＯＣを均等化する際にバラツキを抑え、ＳＯＣを容易に均等化することができる。

このバッテリモジュールでは、上記構成を備えることにより、第１充電状態が第１領域内にない場合には、内部の複数のバッテリの充電又は放電を行うことにより、第１充電状態を第１領域内に移動させる（第１調整処理）。その後、各バッテリのＳＯＣに応じて、それぞれ、各バッテリの充電又は放電を行うことにより、各ＳＯＣは、第２充電状態に調整される（均等化処理）。なお、第１充電状態が既に第１領域内にある場合は、この第１調整処理を行わずに、均等化処理を行うことができる。これにより、このバッテリモジュールでは、第１充電状態が第１領域内に含まれない場合であっても、第１充電状態を第１領域内に移動するように調整した後、均等化処理を行うので、各バッテリ間のＳＯＣのバラツキを抑えることができる。その結果、このバッテリモジュールでは、均等化処理前の各バッテリのＳＯＣの状態に関わらずに、容易にかつ高精度にＳＯＣを調整し、均等化することができる。また、バッテリモジュール全体として充放電可能な容量を増加させることができるので、バッテリモジュールを効率よく運転することができる。

なお、バッテリモジュールの第１状態としては、複数のバッテリのＳＯＣの最大値、最小値及び平均値等から選択される少なくとも１つを用いることができる。

また、このバッテリモジュールにおいて、好ましくは、第1領域は、充電状態が満充電状態側にある高充電状態領域と完全放電状態側にある低充電状態領域とを含み、制御部は、第１充電状態と相対的に近い高充電状態領域又は低充電状態領域の一方の領域内に第１充電状態を移動することにより第１調整処理を行う。このように構成することにより、第１充電状態が第１領域内に含まれていないバッテリモジュールに対して、より早く第１調整処理を行うことができるので、より早く均等化処理を行うことができる。

また、このバッテリモジュールにおいて、好ましくは、複数のバッテリを迂回する迂回配線をさらに備え、制御部は、均等化処理を行う前に、複数のバッテリを電源及び負荷から切断するとともに迂回配線を電源及び負荷の少なくとも一方に接続する切断処理と、均等化処理の後、迂回配線を電源及び負荷から切断するとともに複数のバッテリを電源及び負荷の少なくとも一方に接続する復帰処理とをさらに行う。このように構成することにより、電源及び負荷に対して複数のバッテリを容易に切り離すとともに、再度、電源及び負荷の少なくとも一方に接続することができる。これにより、電源及び負荷の影響を考慮することなく複数のバッテリの充電及び放電を行うことができる。これにより、複数のバッテリのＳＯＣを容易に均等化することができる。

また、この発明の第２の局面によるバッテリシステムは、この発明の第１の局面によるバッテリモジュールを複数備える。このように構成することにより、複数のバッテリモジュールが直列及び並列に、あるいは、それらを種々組み合わせて接続されたバッテリシステムにおいて、バッテリモジュール内の複数のバッテリのＳＯＣを容易にかつ高精度に均等化することができる。また、バッテリシステム全体として充放電可能な容量を増加させることができるので、バッテリシステムを効率よく運転することができる。

さらに、均等化処理を行わないバッテリモジュール（非均等化対象モジュール）がある場合には、均等化対象モジュール内の複数のバッテリを電源及び負荷から切り離すとともに迂回配線により迂回することにより、非均等化対象モジュール内の複数のバッテリは、迂回配線を介して電源及び負荷の少なくとも一方に接続された状態を維持することができる。これにより、バッテリシステム全体として運転を中断することなく、均等化対象モジュールの均等化処理を行うことができる。

また、この切断処理を行った後には、負荷に電力を供給することが可能なバッテリモジュール（非均等化対象モジュール）の数が少なくなる。そのため、切断処理及び均等化処理は、バッテリシステムから外部への電力供給が相対的に少ない状態又は時間に行われることが好ましい。

また、このバッテリシステムにおいて、好ましくは、制御部は、均等化処理を行った後かつ復帰処理を行う前に、均等化対象モジュール内の複数のバッテリの充電又は放電を行うことにより、均等化対象モジュール内の複数のバッテリの充電状態を第２充電状態から第３充電状態に調整する第２調整処理をさらに行う。このように構成することにより、均等化処理が終わった均等化対象モジュール内の複数のバッテリのＳＯＣ（＝第２充電状態）を新たな第３充電状態に調整することができる。ここで、第３充電状態の値として、非均等化対象モジュール内の複数のバッテリのＳＯＣの平均値などを選択することができる。これにより、均等化処理が終わった均等化対象モジュール内の複数のバッテリを電源及び負荷の少なくとも一方に接続する際に、複数のバッテリモジュールのＳＯＣ（バッテリモジュール内部の複数のバッテリのＳＯＣの平均値）を容易に揃えることができる。これにより、バッテリシステムをさらに効率よく運転することができる。

あるいは、このバッテリシステムでは、第２調整処理を行わずに、非均等化対象モジュールのＳＯＣと均等化処理が終わった均等化対象モジュールのＳＯＣである第２充電状態との差が所定値以下でない場合は、均等化処理の終わった均等化対象モジュールの復帰処理をせずに、バッテリシステムの運転を行い、上記差が所定値以下となった場合に、均等化処理の終わった均等化対象モジュールの復帰処理を行ってもよい。このように構成することにより、非均等化対象モジュールのＳＯＣの方を均等化対象モジュールのＳＯＣである第２充電状態に調整することができるので、第２調整処理を行うことなく、バッテリモジュールのＳＯＣが揃った状態で、均等化処理が終わった均等化対象モジュール内の複数のバッテリを電源及び負荷の少なくとも一方に接続することができる。

また、このバッテリシステムにおいて、好ましくは、制御部は、複数のバッテリを電源及び負荷の少なくとも一方に接続することにより、第１調整処理及び第２調整処理の少なくとも一方を行う。このように構成することにより、均等化対象モジュールと電源とが接続されているときに均等化対象モジュール内の複数のバッテリを電源に接続することにより、均等化対象モジュールを充電することができる。均等化対象モジュールと負荷とが接続されているときに均等化対象モジュール内の複数のバッテリを負荷に接続することにより、均等化対象モジュールを放電することができる。これにより、他の充電装置あるいは放電装置を用意することなく、均等化対象モジュール及び均等化処理が終わった均等化対象モジュールの充電及び放電の少なくとも一方を行うことができる。その結果、バッテリシステムの小型・軽量化及び低コスト化を行うことができる。

また、この発明の第３の局面による電源装置は、この発明の第１の局面によるバッテリモジュール、又は、この発明の第２の局面によるバッテリシステムと、バッテリモジュール又はバッテリシステムと電源及び負荷の少なくとも一方との間に接続された電力変換部とを備えている。また、この発明の第４の局面による移動体は、この発明の第３の局面による電源装置と、負荷として、バッテリモジュール又はバッテリシステムから供給される電力により駆動されるモータとを備えている。なお、本発明における移動体とは、自動車、列車、船舶及び航空機などの乗り物だけでなく、エレベータや歩行ロボットなどの荷物の運搬などを行う輸送手段なども含む構成を意味する。

この電源装置及び移動体では、それぞれ、上記構成を備えることにより、バッテリモジュール内の複数のバッテリのＳＯＣを容易にかつ高精度に均等化することができる。また、バッテリモジュール又はバッテリシステム全体として充放電可能な容量を増加させることができるので、電源装置及び移動体を効率よく運転することができる。

本発明によれば、バッテリモジュール及びバッテリシステムと、これらを備える電源装置及び移動体を効率よく運転することができる。

第１実施形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。 図１のバッテリモジュールの構成を示すブロック図である。 図２のバッテリの構成を示すブロック図である。 バッテリのＳＯＣとＯＣＶとの関係を示す特性図である。 バッテリシステムの全体動作を示すフローチャートである。 図５の均等化対象モジュール選択処理を示すフローチャートである。 図５の均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理を示すフローチャートである。 図５の均等化処理を示すフローチャートである。 図５の復帰処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の第１変形例における均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の第２変形例における均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る電気自動車の構成を示すブロック図である。 本発明のバッテリの他の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るバッテリシステム１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、バッテリシステム１００は、互いに直列に接続された複数（本例では２つ）のバッテリモジュール１（１Ａ、１Ｂ）、切替スイッチＳＷ１及び全体制御部４を備えている。全体制御部４は、切替スイッチＳＷ１を制御することにより、バッテリモジュール１に対して接続される外部の負荷５又は電源６を択一的に選択する。また、全体制御部４は、後述する均等化処理を行うバッテリモジュール１を選択する。

図２は、図１のバッテリモジュール１（１Ａ、１Ｂ）の構成を示すブロック図である。図２に示すように、バッテリモジュール１は、互いに直列に接続された複数（本例では２つ）のバッテリ１０（１０Ａ、１０Ｂ）、均等化部２０、モジュール制御部３０、迂回配線４０及び迂回スイッチＳＷ２を備えている。ここで、均等化部２０は、抵抗Ｒ（ＲＡ、ＲＢ）とスイッチＳＷ３（ＳＷ３Ａ、ＳＷ３Ｂ）とをそれぞれ含む放電回路２１（２１Ａ、２１Ｂ）を備えている。放電回路２１Ａ及び２１Ｂは、それぞれ、バッテリ１０Ａ及び１０Ｂに並列に接続されている。スイッチＳＷ３Ａ及び３ＢをそれぞれＯＮ状態にすることにより、バッテリ１０Ａ及び１０Ｂの放電を行う。迂回配線４０は、バッテリ１０Ａ及び１０Ｂに対して並列に配置されており、迂回スイッチＳＷ２を切り替えることにより、外部の負荷５及び電源６に対して接続されるバッテリ１０（１０Ａ、１０Ｂ）又は迂回配線４０を択一的に選択する。モジュール制御部３０は、上記のように迂回スイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ３（ＳＷ３Ａ、ＳＷ３Ｂ）を制御するとともに、バッテリ１０Ａ及び１０ＢのＳＯＣを算出する。なお、全体制御部４及びモジュール制御部３０は、本発明の「制御部」の一例である。

図３は、図２のバッテリ１０（１０Ａ、１０Ｂ）の構成を示すブロック図である。図３に示すように、バッテリ１０内では、複数（本例では３つ）のバッテリセルＣが並列に接続されているセル群を有している。なお、バッテリセルＣは、充放電が可能な２次電池であって、好ましくはリチウムイオン２次電池である。

図４は、バッテリ１０のＳＯＣに対するＯＣＶの特性を示す特性図である。図４に示すように、バッテリ１０のＯＣＶはＳＯＣに応じて変化し、ＳＯＣがＸ１以下の完全放電状態側にある低充電状態領域Ａ１と、ＳＯＣがＸ２以上の満充電状態側にある高充電状態領域Ａ２とにおいては、ＳＯＣに対するＯＣＶの変化率（ΔＯＣＶ／ΔＳＯＣ）が相対的に大きく、ＳＯＣが低充電状態領域Ａ１、高充電状態領域Ａ２以外の領域（ＳＯＣがＸ１〜Ｘ２の範囲である領域Ａ３）では、ΔＯＣＶ／ΔＳＯＣが相対的に小さい。なお、低充電状態領域Ａ１及び高充電状態領域Ａ２は、本発明の「第１領域」の一例である。また、低充電状態領域Ａ１及び高充電状態領域Ａ２は、所定の値以上のΔＯＣＶ／ΔＳＯＣを有する領域として定義することも可能である。なお、上記特性図については、バッテリシステム１００を動作させる前に、各バッテリモジュール１について測定することにより得ることができる。また、上記の低充電状態領域Ａ１、高充電状態領域Ａ２及び領域Ａ３を示すＳＯＣの値（Ｘ１、Ｘ２）については、モジュール制御部３０内に記録されている。

次に、バッテリシステム１００の動作について説明する。図５は、バッテリシステム１００の全体動作を示すフローチャートである。また、図６〜図９は、それぞれ、図５の各処理を示すフローチャートである。このバッテリシステム１００は、通常は、負荷５又は電源６に接続されており、負荷５への電力供給を行っている（放電状態）か、又は、電源６からの電力供給を受けている(充電状態）。ここで、後述するように、バッテリシステム１００では、バッテリモジュール１内の複数のバッテリのＳＯＣを均等化する均等化処理Ｓ０４を行う場合がある。この場合、バッテリシステム１００は、まず、全てのバッテリモジュール１の初期状態を評価し（初期状態評価処理Ｓ０１）、その結果に基づいて均等化対象モジュール１′を選択する（均等化対象モジュール選択処理Ｓ０２）。次に、選択された均等化対象モジュール１′のＳＯＣを調整した後、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０を負荷５及び電源６から切り離す（均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３）。続いて、切り離された均等化対象モジュール１′内の各バッテリ１０のＳＯＣを均等化する（均等化処理Ｓ０４）。さらに、均等化処理の終わったバッテリモジュール１（均等化済みモジュール１″）内の複数のバッテリ１０を負荷５又は電源６に再度接続（復帰）する（復帰処理Ｓ０５）。これにより、バッテリシステム１００の全体動作が終了する。なお、均等化対象モジュール選択処理Ｓ０２は、本発明の「モジュール選択処理」の一例である。以下、各動作について詳述する。

［初期状態評価処理Ｓ０１］
バッテリシステム１００では、図５に示すように、まず始めに、各モジュール制御部３０により、全てのバッテリ１０のＳＯＣがそれぞれ算出されるとともに、バッテリモジュール１毎にＳＯＣの最大値（ＳＯＣ_ｍａｘ）と最小値（ＳＯＣ_ｍｉｎ）とを算出する。

［均等化対象モジュール選択処理Ｓ０２］
次に、図６に示すように、全体制御部４により、バッテリモジュール１毎にＳＯＣ_ｍａｘとＳＯＣ_ｍｉｎとの差（ＳＯＣ_ｍａｘ−ＳＯＣ_ｍｉｎ）が所定値δより大きいか否かが判定される（ステップＳ０２１）。なお、δは、好ましくは３％〜１０％の範囲内の値である。ここで、ＳＯＣ_ｍａｘ−ＳＯＣ_ｍｉｎがδより大きいバッテリモジュール１（“ＳＯＣ_ｍａｘ−ＳＯＣ_ｍｉｎ＞δ”が“Ｙｅｓ”の場合）については、ＳＯＣを調整（均等化）すべきバッテリ１０を含んでいると判断され、均等化対象モジュール１′として選択される（ステップＳ０２２）。また、それ以外のバッテリモジュール１（“ＳＯＣ_ｍａｘ−ＳＯＣ_ｍｉｎ＞δ”が“Ｎｏ”の場合）については、均等化対象モジュール１′としては選択されない。なお、選択される均等化対象モジュール１′は、１つでなくてもよく、全てのバッテリモジュール１Ａ及び１Ｂが均等化対象モジュール１′として選択されてもよい。

［均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３］
次に、図７に示すように、全体制御部４により、計時カウンタｔを０に設定（ｔ＝０）した後、計時カウンタｔによる計時を開始する（ステップＳ０３１）また、このとき、均等化対象モジュール１′について、状態検出フラグを０に設定する。この状態検出フラグは、全体制御部４内に記録される。

次に、各モジュール制御部３０により、均等化対象モジュール１′毎に、各バッテリ１０のＳＯＣと、そのＳＯＣの最大値（ＳＯＣ_ｍａｘ′）及び最小値（ＳＯＣ_ｍｉｎ′）とを算出する（ステップＳ０３２）。なお、ＳＯＣ_ｍａｘ′及びＳＯＣ_ｍｉｎ′は、それぞれ、本発明の「第１充電状態」及び「第２充電状態」の一例である。

次に、図４を参照して、ＳＯＣ_ｍａｘ′が低充電状態領域Ａ１内にあるか否かを判定する（ステップＳ０３３）。例えば、低充電状態領域Ａ１が０％〜３０％の範囲と規定されている場合には、ＳＯＣ_ｍａｘ′がＸ１（＝３０％）より小さいか否かにより判定される。

ここで、ＳＯＣ_ｍａｘ′が低充電状態領域Ａ１内にないと判定された場合（“ＳＯＣ_ｍａｘ′＜ｘ１”が“Ｎｏ”の場合）には、バッテリシステム１００が負荷５に接続されるとき（放電状態）には、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０も負荷５に接続し、バッテリシステム１００が電源６に接続されるとき（充電状態）には、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０を電源６から切り離すとともに、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０を迂回して迂回配線４０を電源６に接続する（ステップＳ０３４）。均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０の上記の接続及び切り離しは、モジュール制御部３０が均等化対象モジュール１′内の迂回スイッチＳＷ２を制御することにより行われる。これにより、この均等化対象モジュール１′内の各バッテリ１０は、バッテリシステム１００が放電状態にあるときに他のバッテリモジュール１内のバッテリ１０とともに放電されるので、ＳＯＣ_ｍａｘ′は、漸次減少しながら低充電状態領域Ａ１内に近づいていく。

なお、本実施形態では、バッテリモジュール１は２つ（１Ａ、１Ｂ）あることから、均等化対象モジュール１′としていずれか一方が選択されない場合もある。この場合には、均等化対象モジュール１′の上記の接続及び切り離しの際には、迂回配線４０により、均等化対象モジュール１′として選択されなかったバッテリモジュール１内の複数のバッテリ１０と負荷５又は電源６との接続状態が維持される。

また、ＳＯＣ_ｍａｘ′が低充電状態領域Ａ１内にあると判定された場合（“ＳＯＣ_ｍａｘ′＜ｘ１”が“Ｙｅｓ”の場合）には、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０を負荷５及び電源６から切り離すとともに、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０を迂回して迂回配線４０を負荷５又は電源６に接続する。また、この均等化対象モジュール１′の状態検出フラグを１に設定する（ステップＳ０３５）。

次に、ステップＳ０３２〜Ｓ０３５を計時カウンタｔが所定の時間Ｔ１になるまで行った後、全ての均等化対象モジュール１′に対して、状態検出フラグが１であるか否かを判定する（ステップＳ０３６）。

ここで、全ての状態検出フラグが１でない場合（“全ての状態検出フラグ＝１”が“Ｎｏ”の場合）には、改めて、計時カウンタｔを０に設定（ｔ＝０）した後、計時カウンタｔによる計時を開始し、再び、ステップＳ０３１〜Ｓ０３６を行う。一方、全ての状態検出フラグが１になった場合（“全ての状態検出フラグ＝１”が“Ｙｅｓ”の場合）は、この均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３を終了する。これにより、全ての均等化対象モジュール１′内の各バッテリ１０のＳＯＣが低充電状態領域Ａ１（図４参照）内の状態に移動されるとともに、全ての均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０が負荷５及び電源６から切り離される。なお、ステップＳ０３１〜Ｓ０３４及びＳ０３６は、本発明の「第１調整処理」の一例である。また、ステップＳ０３１〜Ｓ０３３、Ｓ０３５及びＳ０３６は、本発明の「切断処理」の一例である。

［均等化処理Ｓ０４］
次に、図８に示すように、負荷５及び電源６から切り離された均等化対象モジュール１′内の各バッテリ１０に対して、モジュール制御部３０により、均等化に必要な放電時間Ｔ［ｉ］を算出する（ステップＳ０４１）。Ｔ［ｉ］は、均等化処理により放電されるバッテリ１０の電荷量を放電回路２１内の抵抗Ｒを用いて放電するために必要な時間として算出される。この均等化処理により放電されるバッテリ１０の電荷量は、ＳＯＣ_ｍｉｎ′と各バッテリ１０の現在のＳＯＣとの差である。

次に、均等化対象モジュール１′内で、０より大きいＴ［ｉ］が与えられたバッテリ１０に対応する放電回路２１内のスイッチＳＷ３をＯＮ状態にし、このバッテリ１０の放電を開始する（ステップＳ０４２）。同時に、計時カウンタｔを０に設定（ｔ＝０）した後、計時カウンタｔによる計時を開始する（ステップＳ０４３）。

次に、計時カウンタｔがＴ［ｉ］以上となった（ｔ≧Ｔ［ｉ］）バッテリ１０に対して、スイッチＳＷ３をＯＦＦ状態にすることにより、バッテリ１０の放電を停止する（ステップＳ０４４）。

次に、全てのバッテリ１０の放電が終了しているか（即ち、全てのＳＷ３がＯＦＦ状態にあるか）確認を行う（ステップＳ０４５）。ここで、全てのバッテリ１０の放電が終了していない場合（“全てのバッテリの放電終了”が“Ｎｏ”の場合）には、計時カウンタｔをインクリメントするとともに上記放電を継続し（ステップＳ０４６）、ステップＳ０４４に戻る。一方、全てのバッテリ１０の放電が終了した場合（“全てのバッテリの放電終了”が“Ｙｅｓ”の場合）は、計時カウンタｔによる計時を終了する。これにより、全ての均等化対象モジュール１′に対して、ステップＳ０４１〜Ｓ０４６が終了することで、均等化処理Ｓ０４が終了する。

均等化処理Ｓ０４により、各均等化対象モジュール１′は、内部のバッテリ１０のＳＯＣがＳＯＣ_ｍｉｎ′に等しくなるように調整され、均等化済みモジュール１″となる。

［復帰処理Ｓ０５］
次に、図９に示すように、均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を再度、負荷５又は電源６に接続する。

まず、全体制御部４により、計時カウンタｔを０に設定（ｔ＝０）した後、計時カウンタｔによる計時を開始する（ステップＳ０５１）。

次に、内部の複数のバッテリ１０が負荷５又は電源６に接続されているバッテリモジュール１、即ち、状態検出フラグが０であるバッテリモジュール１の全てに対して、内部の全てのバッテリ１０のＳＯＣの平均値（ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}）を算出する（ステップＳ０５２）。また、均等化済みモジュール１″のそれぞれに対しても、各バッテリ１０のＳＯＣの平均値（ＳＯＣ_ａｖｅ（＝ＳＯＣ_ｍｉｎ′））を算出する（ステップＳ０５３）。

次に、各均等化済みモジュール１″に対して、ＳＯＣ_ａｖｅが（ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}±α）の範囲内、すなわち、（ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}−α＜ＳＯＣ_ａｖｅ＜ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}＋α）の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ０５４）。なお、ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}−α＜ＳＯＣ_ａｖｅ＜ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}＋αを満たすＳＯＣ_ａｖｅは、本発明の「第３充電状態」の一例である。また、αは、好ましくは上記均等化対象モジュール１′の選択基準であるδと同じ範囲内又はそれ以下の値である。ここで、ＳＯＣ_ａｖｅが上記範囲内にある場合（“ＳＯＣ_ａｖｅ＜ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}±α”が“Ｙｅｓ”の場合）には、迂回配線４０に代えてこの均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を負荷５又は電源６に接続し、状態検出フラグを０に設定する（ステップＳ０５５）。

ＳＯＣ_ａｖｅが上記範囲内にない場合（“ＳＯＣ_ａｖｅ＜ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}±α”が“Ｎｏ”の場合）には、さらに、ＳＯＣ_ａｖｅが（ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}−α）以下か、（ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}＋α）以上かを判定する（ステップＳ０５６）。ＳＯＣ_ａｖｅが（ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}−α）以下の場合（“ＳＯＣ_ａｖｅ≦ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}−α”が“Ｙｅｓ”の場合）には、バッテリシステム１００が電源６に接続されているとき（充電状態）に、迂回配線４０に代えてこの均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を電源６に接続する。また、バッテリシステム１００が負荷５に接続されているとき（放電状態）に、この均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を負荷５から切り離すとともに、均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を迂回して迂回配線４０を負荷５に接続する（ステップＳ０５７）。これにより、バッテリシステム１００が充電状態にあるときに、この均等化済みモジュール１″内の各バッテリ１０は、他のバッテリモジュール１内のバッテリ１０とともに充電され、バッテリシステム１００が放電状態にあるときに、他のバッテリモジュール１内の各バッテリ１０は放電されるが、この均等化済みモジュール１″内の各バッテリ１０は放電されない。その結果、この均等化済みモジュール１″のＳＯＣ_ａｖｅは、漸次、ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}に近づいていく。

また、ＳＯＣ_ａｖｅが（ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}＋α）以上の場合（“ＳＯＣ_ａｖｅ≦ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}−α”が“Ｎｏ”の場合）には、バッテリシステム１００が放電状態の場合には、迂回配線４０に代えてこの均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を負荷５に接続する。また、バッテリシステム１００が充電状態の場合には、この均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を電源６から切り離すとともに、均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を迂回して迂回配線４０を電源６に接続する（ステップＳ０５８）。これにより、バッテリシステム１００が放電状態にある場合には、この均等化済みモジュール１″内の各バッテリ１０は、他のバッテリモジュール１内のバッテリ１０とともに放電され、バッテリシステム１００が充電状態にある場合には、他のバッテリモジュール１内の各バッテリ１０は充電されるが、この均等化済みモジュール１″内の各バッテリ１０は充電されない。その結果、この均等化済みモジュール１″のＳＯＣ_ａｖｅは、漸次、ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}に近づいていく。

次に、ステップＳ０５４〜Ｓ０５７を計時カウンタｔが所定の時間Ｔ２になるまで行った後、全ての均等化済みモジュール１″に対して、状態検出フラグが０であるか否かを判定する（ステップＳ０５９）。ここで、全ての状態検出フラグが０でない場合には、改めて、計時カウンタｔを０に設定（ｔ＝０）した後、計時カウンタｔによる計時を開始し、再び、ステップＳ０５１〜Ｓ０５８を行う。一方、全ての状態検出フラグが０になった場合は、この復帰処理Ｓ０５を終了する。これにより、全ての均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０が負荷５又は電源６に接続（復帰）される。なお、ステップＳ０５１〜Ｓ０５４及びＳ０５６〜Ｓ０５９は、本発明の「第２調整処理」の一例である。また、ステップＳ０５１〜Ｓ０５５及びＳ０５９は、本発明の「復帰処理」の一例である。

このように、このバッテリシステム１００では、上記構成を備えることにより、均等化対象モジュール１′のＳＯＣ_ｍａｘ′が低充電状態領域Ａ１内にない場合には、内部の複数のバッテリ１０の放電を行うことにより、ＳＯＣ_ｍａｘ′を低充電状態領域Ａ１内に移動させる。その後、各バッテリ１０のＳＯＣに応じて、それぞれ、各バッテリ１０の放電を行うことにより、各ＳＯＣは、ＳＯＣ_ｍｉｎ′に等しくなるように調整される。これにより、このバッテリモジュール１では、ＳＯＣ_ｍａｘ′が低充電状態領域Ａ１内に含まれない場合であっても、ＳＯＣ_ｍａｘ′を低充電状態領域Ａ１内に移動するように調整した後、均等化処理Ｓ０４を行うので、各バッテリ１０間のＳＯＣのバラツキを抑えることができる。その結果、このバッテリモジュール１では、均等化処理Ｓ０５前の各バッテリ１０のＳＯＣの状態に関わらずに、容易にかつ高精度にＳＯＣを調整し、均等化することができる。また、バッテリモジュール１全体として充放電可能な容量を増加させることができるので、バッテリモジュール１を効率よく運転することができる。

また、このバッテリモジュール１では、複数のバッテリ１０を迂回する迂回配線４０をさらに備えており、モジュール制御部３０は、均等化処理Ｓ０４を行う前に、複数のバッテリ１０を電源６及び負荷５から切断するとともに迂回配線４０を電源６及び負荷５の少なくとも一方に接続する切断処理（均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３内のステップＳ０３１〜Ｓ０３３、Ｓ０３５及びＳ０３６）と、均等化処理Ｓ０４の後、迂回配線４０を電源６及び負荷５から切断するとともに複数のバッテリ１０を電源６及び負荷５の少なくとも一方に接続する復帰処理Ｓ０５（ステップＳ０５１〜Ｓ０５５及びＳ０５９）とをさらに行う。このように構成することにより、電源６及び負荷５に対して複数のバッテリ１０を容易に切り離すとともに、再度、電源６及び負荷５の少なくとも一方に接続することができる。これにより、電源６及び負荷５の影響を考慮することなく複数のバッテリ１０の充電及び放電を行うことができる。これにより、複数のバッテリ１０のＳＯＣを容易に均等化することができる。

また、このバッテリシステム１００では、均等化処理Ｓ０４を行わないバッテリモジュール１（非均等化対象モジュール）がある場合には、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０を電源６及び負荷５から切り離すとともに迂回配線４０により迂回することにより、非均等化対象モジュール内の複数のバッテリ１０は、迂回配線４０を介して電源６及び負荷５の少なくとも一方に接続された状態を維持することができる。これにより、バッテリシステム１００全体として運転を中断することなく、均等化対象モジュール１′の均等化処理Ｓ０４を行うことができる。

なお、このバッテリシステム１００では、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０を電源６及び負荷５から切り離した後には、負荷５に電力を供給することが可能なバッテリモジュール１（非均等化対象モジュール）の数が少なくなる。さらに、バッテリモジュール１Ａ、１Ｂがともに均等化対象モジュール１′として選択された場合には、均等化処理Ｓ０４を行っている間は、負荷５への電力供給能力がゼロとなる。そのため、均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３のステップＳ０３１〜Ｓ０３４及びＳ０３６と、均等化処理Ｓ０４とは、バッテリシステム１から負荷５への電力供給が相対的に少ない状態又は時間に行われることが好ましい。

また、このバッテリシステム１００では、全体制御部４及びモジュール制御部３０は、復帰処理Ｓ０５を行う際に、均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０の充電又は放電を行うことにより、均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０のＳＯＣをＳＯＣ_ｍｉｎ′からＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}−α＜ＳＯＣ_ａｖｅ＜ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}＋αを満たすＳＯＣ_ａｖｅに調整するステップＳ０５１〜Ｓ０５４及びＳ０５６〜Ｓ０５９が行われる。このように構成することにより、均等化処理Ｓ０４が終わった均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０のＳＯＣをＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}に対して±αの範囲に調整することができるので、均等化処理Ｓ０４が終わった均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を電源６及び負荷５の少なくとも一方に接続する際に、複数のバッテリモジュール１のＳＯＣ（バッテリモジュール１内部の複数のバッテリ１０のＳＯＣの平均値）を容易に揃えることができる。その結果、バッテリシステム１００をさらに効率よく運転することができる。

また、このバッテリシステム１００では、モジュール制御部３０は、均等化対象モジュール１′及び均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を電源６及び負荷５のいずれか一方に接続することにより、均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３のステップＳ０３４と、復帰処理Ｓ０５のステップＳ０５７及びＳ０５８とを行っている。このように構成することにより、他の充電装置あるいは放電装置を用意することなく、均等化対象モジュール１′及び均等化済みモジュール１″の充電又は放電を行うことができる。その結果、バッテリシステム１００の小型・軽量化及び低コスト化を行うことができる。

また、このバッテリシステム１００では、復帰処理Ｓ０５のステップＳ０５７及びＳ０５８を行う際に、ＳＯＣ_ａｖｅが（ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}−α）以下か（ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}＋α）以上かに応じて、即ち、均等化済みモジュール１″のＳＯＣと他のバッテリモジュール１のＳＯＣとの大小関係に応じて、バッテリシステム１００が負荷５に接続されるとき（放電状態）又は電源６に接続されるとき（充電状態）のみ、均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を負荷５及び電源６のいずれか一方に接続している。このように構成することにより、他の充電装置あるいは放電装置を用意することなく、均等化済みモジュール１″のＳＯＣを効率的に他のバッテリモジュール１のＳＯＣに近づけることができる。

また、均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３又は復帰処理Ｓ０５において、それぞれＴ１又はＴ２の待ち時間を設定したが、Ｔ１又はＴ２の値として、必要以上に大きな値を選択した場合には、バッテリ１０が過充電状態又は過放電状態となる。従って、Ｔ１、Ｔ２は、バッテリ１０が過充電状態又は過放電状態とならないように、適切な値に設定すべきである。この場合、例えば、放電時又は充電時にバッテリ１０に流れる平均的な電流量により、そのＳＯＣが１％変化する時間より短く設定することが好ましい。

（第１実施形態の第１変形例）
図１０は、第１実施形態の第１変形例における均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３を示すフローチャートである。本変形例では、バッテリシステム１００の構成と、その全体動作のフローチャート及び各処理Ｓ０１、Ｓ０２、Ｓ０４、Ｓ０５の詳細は第１実施形態と同様であって、均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３の詳細だけが以下のように異なっている。

即ち、本変形例の均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３では、第１実施形態のステップＳ０３３に代えて、まず、図４を参照して、ＳＯＣ_ｍｉｎ′が高充電状態領域Ａ２内にあるか否かを判定する（ステップＳ１３３）。例えば、高充電状態領域Ａ２が７０％〜１００％と規定されている場合には、ＳＯＣ_ｍｉｎ′がＸ２（＝７０％）より大きいか否かにより判定される。なお、ＳＯＣ_ｍｉｎ′は、本発明の「第１充電状態」及び「第２充電状態」の一例である。

ここで、ＳＯＣ_ｍｉｎ′が高充電状態領域Ａ２内にないと判定された場合（“ＳＯＣ_ｍｉｎ′＞ｘ２”が“Ｎｏ”の場合）には、第１実施形態のステップＳ０３４に代えて、バッテリシステム１００が電源６に接続されるとき（充電状態）に、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０も電源６に接続し、バッテリシステム１００が負荷５に接続されるとき（放電状態）に、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０を負荷５から切り離すとともに、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０を迂回して迂回配線４０負荷５に接続する（ステップＳ１３４）。これにより、この均等化対象モジュール１′内の各バッテリ１０は、バッテリシステム１００が充電状態にあるときに他のバッテリモジュール１内のバッテリ１０とともに充電されるので、ＳＯＣ_ｍｉｎ′は、漸次増加しながら高充電状態領域Ａ２内に近づいていく。

また、ＳＯＣ_ｍｉｎ′が高充電状態領域Ａ２内にあると判定された場合（“ＳＯＣ_ｍｉｎ′＞ｘ２”が“Ｙｅｓ”の場合）には、第１実施形態のステップＳ０３５を行う。均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３の他のステップの詳細は、第１実施形態と同様である。

このように、本変形例では、上記構成を備えることにより、均等化対象モジュール１′のＳＯＣ_ｍｉｎ′が高充電状態領域Ａ２内にない場合には、内部の複数のバッテリ１０の充電を行うことにより、ＳＯＣ_ｍｉｎ′を高充電状態領域Ａ２内に移動させる。その後、各バッテリ１０のＳＯＣに応じて、それぞれ、各バッテリ１０の放電を行うことにより、各ＳＯＣは、ＳＯＣ_ｍｉｎ′に等しくなるように調整される。これにより、このバッテリモジュール１では、ＳＯＣ_ｍｉｎ′が高充電状態領域Ａ２内に含まれない場合であっても、ＳＯＣ_ｍｉｎ′を高充電状態領域Ａ２内に移動するように調整した後、均等化処理Ｓ０４を行うので、各バッテリ１０間のＳＯＣのバラツキを抑えることができる。なお、本変形例のその他の効果は、第１実施形態と同様である。

（第１実施形態の第２変形例）
図１１は、第１実施形態の第２変形例における均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３を示すフローチャートである。本変形例では、バッテリシステム１００の構成と、その全体動作のフローチャート及び各処理Ｓ０１、Ｓ０２、Ｓ０４、Ｓ０５の詳細は第１実施形態と同様であって、均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３の詳細だけが以下のように異なっている。

即ち、本変形例の均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３では、第１実施形態のステップＳ０３１及びＳ０３２の後、ステップＳ０３３において、ＳＯＣ_ｍａｘ′が低充電状態領域Ａ１内にないと判定された場合（“ＳＯＣ_ｍａｘ′＜ｘ１”が“Ｎｏ”の場合）に、第１変形例のステップＳ１３３（ＳＯＣ_ｍｉｎ′が高充電状態領域Ａ２内にあるか否かの判定）を行う。

ここで、ＳＯＣ_ｍｉｎ′が高充電状態領域Ａ２内にないと判定された場合（“ＳＯＣ_ｍｉｎ′＞ｘ２”が“Ｎｏ”の場合）には、ＳＯＣ_ｍｉｎ′は、低充電状態領域Ａ１及び高充電状態領域Ａ２以外の領域（Ａ３）にあることになる。この場合、
図４を参照して、ＳＯＣ_ｍａｘ′と低充電状態領域Ａ１との間隔Ｌ１（＝ＳＯＣ_ｍａｘ′−Ｘ１）を算出するとともに、ＳＯＣ_ｍｉｎ′と高充電状態領域Ａ２との間隔Ｌ２（＝Ｘ２−ＳＯＣ_ｍｉｎ′）を算出する（ステップＳ２３３）。次に、間隔Ｌ１と間隔Ｌ２との相対的な大小関係を判定する（ステップＳ２３４）。そして、Ｌ１＜Ｌ２の場合には、第１実施形態のステップＳ０３４を行い、Ｌ１≧Ｌ２の場合には、第１変形例のステップＳ１３４を行う。これにより、ＳＯＣ_ｍａｘ′は、漸次減少しながら低充電状態領域Ａ１内に近づいていくか、あるいは、ＳＯＣ_ｍｉｎ′は、漸次増加しながら高充電状態領域Ａ２内に近づいていく。

また、ＳＯＣ_ｍａｘ′が低充電状態領域Ａ１内にあると判定された場合（“ＳＯＣ_ｍａｘ′＜ｘ１”が“Ｙｅｓ”の場合）又はＳＯＣ_ｍｉｎ′が高充電状態領域Ａ２内にあると判定された場合（“ＳＯＣ_ｍｉｎ′＞ｘ２”が“Ｙｅｓ”の場合）には、第１実施形態のステップＳ０３５を行う。

Ｓ０３２からＳ０３４、Ｓ１３４又はＳ０３５までのステップを計時カウンタｔが所定の時間Ｔ１になるまで行った後、全ての均等化対象モジュール１′に対して、ステップＳ０３６を行う。なお、ＳＯＣ_ｍａｘ′及びＳＯＣ_ｍｉｎ′は、本発明の「第１充電状態」の一例であるとともに、ＳＯＣ_ｍｉｎ′は、本発明の「第２充電状態」の一例である。

このように、本変形例では、上記構成を備えることにより、均等化対象モジュール１′のＳＯＣ_ｍａｘ′が低充電状態領域Ａ１内になく、かつ、ＳＯＣ_ｍｉｎ′が高充電状態領域Ａ２内にない場合には、まず、間隔Ｌ１及びＬ２の小さい方に全体のＳＯＣを移動するように調整される。即ち、均等化対象モジュール１′内の各バッテリ１０の放電を行うことにより、均等化対象モジュール１′のＳＯＣ_ｍａｘ′を低充電状態領域Ａ１内になるように調整するか、均等化対象モジュール１′内の各バッテリ１０の充電を行うことにより、均等化対象モジュール１′のＳＯＣ_ｍｉｎ′を高充電状態領域Ａ２内になるように調整される。その後、均等化対象モジュール１′に対して均等化処理Ｓ０４を行う。これにより、ＳＯＣ_ｍａｘ′及びＳＯＣ_ｍｉｎ′が、それぞれ、低充電状態領域Ａ１及び高充電状態領域Ａ２内に含まれていない均等化対象モジュール１′に対して、より早くＳＯＣ_ｍａｘ′又はＳＯＣ_ｍｉｎ′を低充電状態領域Ａ１又は高充電状態領域Ａ２に移動させることができるので、より早く均等化処理Ｓ０４を行うことができる。

また、本変形例では、低充電状態領域Ａ１との間隔Ｌ１を算出する際の第１充電状態としては、ＳＯＣ_ｍａｘ′を使用し、高充電状態領域Ａ２との間隔Ｌ２を算出する際の第１充電状態としては、ＳＯＣ_ｍｉｎ′を使用する。このように構成することにより、均等化対象モジュール１′のＳＯＣを低充電状態領域Ａ１又は高充電状態領域Ａ２内に移動するように調整する場合に、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０のＳＯＣをそれぞれ確実に、低充電状態領域Ａ１又は高充電状態領域Ａ２内に移動することができる。なお、上記の間隔Ｌ１及びＬ２を算出する際の第１充電状態として、１つの基準値（例えば、ＳＯＣ_ｍａｘ′、ＳＯＣ_ｍｉｎ′及び均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０のＳＯＣの平均値など）を使用することもできる。本変形例のその他の効果は、第１実施形態と同様である。

（第２実施形態）
図１２は、本発明の第２実施形態に係る電源装置２００の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、電源装置２００は、電力貯蔵装置１０２と電力変換部１０３とを備えており、電力貯蔵装置１０２は、電力変換部１０３を介して外部の電力系統１０８に接続されている。

電力貯蔵装置１０２は、上記のバッテリシステム１００が複数並列接続されたバッテリシステム群１０４と、コントローラ１０５とを備えている。電力変換部１０３は、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６と、双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０７とを備えている。コントローラ１０５は、バッテリシステム群１０４及び電力変換部１０３を制御する。

電源装置２００の放電動作モードでは、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６は、バッテリシステム群１０４の放電により出力されるＤＣ電力を異なる電圧値のＤＣ電力に変換して、双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０７に出力する。双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６から出力されるＤＣ電力は、外部のＤＣ電子機器１０９へのＤＣ給電にも用いられる。双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０７は、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６から出力されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して、外部の電力系統１０８に出力する。双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０７から出力されるＡＣ電力は、外部のＡＣ電子機器１１０へのＡＣ給電にも用いられる。なお、ＤＣ電子機器１０９及びＡＣ電子機器１１０は、図１の負荷５に相当するものである。

また、電源装置２００の充電動作モードでは、双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０７は、外部の電力系統１０８から供給されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換して、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６に出力する。双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０７から供給されるＤＣ電力を異なる電圧値のＤＣ電力に変換して、バッテリシステム群１０４に出力する。バッテリシステム群１０４は、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６から出力されたＤＣ電力を充電する。なお、電力系統１０８は、図１の電源６に相当するものである。

（第３実施形態）
図１３は、本発明の第３実施形態に係る電気自動車３００の構成を示すブロック図である。図１３に示すように、電気自動車３００は、上記の電源装置２００と、モータ１１１及び発電機１１２とを備えている。電源装置２００においては、電力貯蔵装置１０２は、電力変換部１０３を介してモータ１１１及び発電機１１２に接続されている。なお、電気自動車３００は、本発明の「移動体」の一例である。

モータ１１１は、電気自動車３００を走行させるためのタイヤ（図示せず）を駆動し、発電機１１２は、電気自動車３００を回生制動する時のエネルギーを利用して発電を行う。また、電気自動車３００の他の構成のうち電源装置２００（図１２参照）と同様の構成に対しては、図１２と同一の符号を図１３に付して説明を省略する。

電気自動車３００では、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６は、バッテリシステム群１０４の放電により出力されるＤＣ電力を異なる電圧値のＤＣ電力に変換して、双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０７に出力する。双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０７は、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６から出力されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して、モータ１１１に供給する。これにより、モータ１１１は、タイヤ（図示せず）を駆動し、電気自動車３００は、走行することができる。なお、モータ１１１は図１の負荷５に相当するものである。

また、電気自動車３００では、回生制動により発電機１１２が発電しているときに、双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０７は、発電機１１２から供給されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換して、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６に出力する。双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０７から供給されるＤＣ電力を異なる電圧値のＤＣ電力に変換して、バッテリシステム群１０４に出力する。バッテリシステム群１０４は、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０６から出力されたＤＣ電力を充電する。なお、発電機１１２は、図１の電源６に相当するものである。

電源装置２００及び電気自動車３００では、上記のバッテリシステム１００を備えているので、バッテリシステム１００内のバッテリモジュール１の均等化を容易に、高精度で、効率よく行うことができるので、電源装置２００及び電気自動車３００を効率よく運転することができる。なお、これらの実施形態の効果は、第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、バッテリシステム１００は、２つのバッテリモジュール１Ａ、１Ｂを備えていたが、本発明はこれに限らず、３つ以上のバッテリモジュール１を備えていてもよい。この場合には、均等化対象モジュール１′として３つ以上のバッテリモジュール１が選択されてもよい。

また、バッテリモジュール１は、２つのバッテリ１０Ａ、１０Ｂを備えていたが、本発明はこれに限らず、３つ以上のバッテリ１０を備えていてもよい。なお、この場合、バッテリ１０と同数の放電回路２１を備えていることが好ましい。

また、バッテリ１０は、３つのバッテリセルＣが並列接続されたセル群を有していたが、本発明はこれに限らず、２つ又は４つ以上のバッテリセルが並列接続されたセル群を有していてもよい。あるいは、図１４に示すように単一のバッテリセルＣを有していてもよい。また、バッテリ１０は、バッテリセルＣ以外の構成を含んでいてもよい。

また、均等化対象モジュール１′は、バッテリモジュール１毎のＳＯＣ_ｍａｘ−ＳＯＣ_ｍｉｎがδより大きいか否かにより選択されていた。この場合には、全てのバッテリモジュール１が均等化対象モジュール１′として選択される場合があり得る。これに対して、本発明では、予め、選択対象の均等化対象モジュール１′の上限数βを決めておいてもよい。なお、βは、バッテリシステム１００を構成するバッテリモジュール１の総数Ｎより小さい任意の自然数（β≦Ｎ−１）である。即ち、バッテリモジュール１毎のＳＯＣ_ｍａｘ−ＳＯＣ_ｍｉｎがδより大きく、かつ、大きい順に、最大β個のバッテリモジュール１を均等化対象モジュール１′として選択するようにしてもよい。この場合には、均等化処理が行われないバッテリモジュール１（非均等化対象モジュール）内の複数のバッテリ１０が負荷５及び電源６の少なくとも一方に接続されているので、バッテリシステム１００あるいは電源装置２００及び電気自動車３００を常時運転することができる。

また、均等化対象モジュール１′の第１充電状態としてＳＯＣ_ｍａｘ′又はＳＯＣ_ｍｉｎ′が用いられていたが、本発明はこれに限らず、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０のＳＯＣの平均値や、ＳＯＣ_ｍａｘ′又はＳＯＣ_ｍｉｎ′に定数γをそれぞれ加算又は減算した値を用いてもよい。

また、均等化対象モジュールＳＯＣ移動処理Ｓ０３（ステップＳ０３４、Ｓ１３４）において、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０を所定のタイミングで負荷５及び電源６の少なくとも一方に接続することにより充放電を行い、均等化対象モジュール１′の第１充電状態をバッテリ１０の第１領域（低充電状態領域Ａ１、高充電状態領域Ａ２）に移動させていたが、本発明はこれに限らず、その他の充放電機器を用いることにより、ステップＳ０３４、Ｓ１３４を行ってもよい。この場合には、上記所定のタイミングとは関係なく、均等化対象モジュール１′の第１充電状態をバッテリ１０の第１領域（低充電状態領域Ａ１、高充電状態領域Ａ２）に移動させることができる。

また、均等化処理Ｓ０４（ステップＳ０４４）において、バッテリ１０の放電時間Ｔ［ｉ］によってバッテリ１０の放電停止タイミングが制御されていたが、本発明はこれに限らず、他の一般的な方法も使用することができる。他の一般的な制御としては、例えば、バッテリ１０の目標ＳＯＣを設定し、バッテリ１０の放電中、随時ＳＯＣを計算し、目標ＳＯＣに達した時点をバッテリの放電停止タイミングとする制御を行ってもよい。

また、均等化処理Ｓ０４において、均等化部２０内の放電回路２１（抵抗Ｒ）を用いた放電により行っていたが、本発明はこれに限らず、逆に、各バッテリ１０を充電する充電回路を用いて各バッテリ１０のＳＯＣを均等化してもよい。また、これらの場合、均等化部２０は、バッテリモジュール１内になくてもよく、バッテリモジュール１の外部の構成であってもよい。

また、均等化対象モジュール１′の第２充電状態としてＳＯＣ_ｍｉｎ′を用いていたが、本発明はこれに限らず、均等化対象モジュール１′内の複数のバッテリ１０のＳＯＣの平均値やＳＯＣ_ｍａｘ′を用いてもよく、あるいは、予め定めた固定値を用いてもよい。

また、均等化済みモジュール１″に対して第３充電状態としてＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}−α＜ＳＯＣ_ａｖｅ＜ＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}＋αを満たすＳＯＣ_ａｖｅを用いていたが、本発明はこれに限らず、均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０のＳＯＣの最大値や最小値に対して、±αの範囲内となるＳＯＣを用いてもよい。

また、上記実施形態では、復帰処理Ｓ０５において、均等化済みモジュール１″のＳＯＣ_ａｖｅを非均等化対象モジュールのＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}に対して±αの範囲内に調整した後、均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を負荷５又は電源６に接続していたが、本発明はこれに限らない。即ち、第２調整処理を行わずに、非均等化対象モジュールのＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}と均等化済みモジュール１″のＳＯＣ_ａｖｅとの差が所定値（例えば、上記αと同じ値）以下でない場合は、均等化済みモジュール１″の復帰処理をせずに、バッテリシステム１００の運転を行い、上記差が所定値（例えば、上記αと同じ値）以下となった場合に、均等化済みモジュール１″の復帰処理を行ってもよい。このように構成することにより、非均等化対象モジュールのＳＯＣ_{ａｖｅＡｌｌ}の方を均等化済みモジュール１″のＳＯＣ_ａｖｅに調整することができるので、第２調整処理を行うことなく、バッテリモジュール１のＳＯＣが揃った状態で、均等化済みモジュール１″内の複数のバッテリ１０を電源６及び負荷５の少なくとも一方に接続することができる。

また、全体制御部４、モジュール制御部３０及びコントローラ１０５は、それぞれ、別の構成であったが、本発明はこれに限らない。例えば、バッテリシステム１００においては、モジュール制御部３０が全体制御部４と統合された場合には、モジュール制御部は各バッテリモジュール１に含まれていなくてもよく、電源装置２００及び電気自動車３００においては、さらに、全体制御部４がコントローラ１０５と統合された場合には、全体制御部は各バッテリシステム１００に含まれていなくてもよい。

また、電源装置２００及び電気自動車３００では、電力貯蔵装置１０２は、バッテリシステム１００が複数並列接続されたバッテリシステム群１０４を備えていたが、本発明はこれに限らず、電力貯蔵装置１０２は、バッテリシステム群１０４に代えて、バッテリモジュール１が複数並列接続されたバッテリモジュール群を備えていてもよく、あるいは、バッテリモジュール１又はバッテリシステム１００を単体で備えていてもよい。さらに、上記バッテリモジュール群又はバッテリシステム群１０４に代えて、バッテリモジュール１又はバッテリシステム１００が複数直列接続された構成を備えていてもよく、さらには、バッテリモジュール１又はバッテリシステム１００が複数直列接続されたものが複数並列に接続された構成、及び、バッテリモジュール１又はバッテリシステム１００が複数並列接続されたものが複数直列に接続された構成を備えていてもよい。

１（１Ａ、１Ｂ） バッテリモジュール
４ 全体制御部（制御部）
５ 負荷
６ 電源
１０（１０Ａ、１０Ｂ） バッテリ
２０ 均等化部
２１（２１Ａ、２１Ｂ） 放電回路
３０ モジュール制御部（制御部）
４０ 迂回配線
１００ バッテリシステム
２００ 電源装置
１０２ 電力貯蔵装置
１０３ 電力変換部
１０４ バッテリシステム群
１０５ コントローラ（制御部）
１０６ 双方向ＤＣ／ＤＣ変換部
１０７ 双方向ＤＣ／ＡＣ変換部
１０８ 電力系統（電源）
１０９ ＤＣ電子機器（負荷）
１１０ ＡＣ電子機器（負荷）
３００ 電気自動車（移動体）
１１１ モータ（負荷）
１１２ 発電機（電源）
Ｃ バッテリセル
ＳＷ１ 切替スイッチ
ＳＷ２ 迂回スイッチ
ＳＷ３（ＳＷ３Ａ、ＳＷ３Ｂ） スイッチ
Ｒ（ＲＡ、ＲＢ） 抵抗

Claims (8)

1. 電源及び負荷の少なくとも一方に対して互いに直列に接続された複数のバッテリと、
   前記複数のバッテリの充電状態をそれぞれ算出する制御部とを備え、
   前記バッテリの前記充電状態に対する前記バッテリの開放電圧の特性は、前記充電状態に対する前記開放電圧の変化率が他の特性領域より高い第１領域を有しており、
   前記制御部は、
   前記複数のバッテリの前記充電状態から算出される第１充電状態が前記第１領域内に含まれていない場合には、前記複数のバッテリの充電又は放電を行うことにより、前記第１充電状態を前記第１領域内に移動する第１調整処理と、
   前記第１調整処理を行った後、前記複数のバッテリの前記充電状態を第２充電状態にそれぞれ調整する均等化処理とを行う、バッテリモジュール。
2. 前記第1領域は、前記充電状態が満充電状態側にある高充電状態領域と完全放電状態側にある低充電状態領域とを含み、
   前記制御部は、前記第１充電状態と相対的に近い前記高充電状態領域又は前記低充電状態領域の一方の領域内に前記第１充電状態を移動することにより前記第１調整処理を行う、請求項１に記載のバッテリモジュール。
3. 前記複数のバッテリを迂回する迂回配線をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記均等化処理を行う前に、前記複数のバッテリを前記電源及び前記負荷から切断するとともに前記迂回配線を前記電源及び前記負荷の少なくとも一方に接続する切断処理と、
   前記均等化処理の後、前記迂回配線を前記電源及び前記負荷から切断するとともに前記複数のバッテリを前記電源及び前記負荷の少なくとも一方に接続する復帰処理とをさらに行う、請求項１又は２に記載のバッテリモジュール。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリモジュールを複数備える、バッテリシステム。
5. 前記制御部は、前記均等化処理を行った後かつ前記復帰処理を行う前に、前記均等化対象モジュール内の前記複数のバッテリの充電又は放電を行うことにより、前記均等化対象モジュール内の前記複数のバッテリの前記充電状態を前記第２充電状態から第３充電状態に調整する第２調整処理をさらに行う、請求項４に記載のバッテリシステム。
6. 前記制御部は、前記複数のバッテリを前記電源及び前記負荷の少なくとも一方に接続することにより、前記第１調整処理及び前記第２調整処理の少なくとも一方を行う、請求項４又は５に記載のバッテリシステム。
7. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリモジュール、又は、請求項４〜６のいずれか１項に記載のバッテリシステムと、
   前記バッテリモジュール又は前記バッテリシステムと前記電源及び前記負荷の少なくとも一方との間に接続された電力変換部とを備えた、電源装置。
8. 請求項７に記載の電源装置と、
   前記負荷として、前記バッテリモジュール又は前記バッテリシステムから供給される電力により駆動されるモータとを備える、移動体。

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