JP2014155405A - 電圧均等化装置および電圧均等化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクティブ型のセルバランスのクロス制御で用いるオフセット電圧を簡易に求める電圧均等化装置および電圧均等化方法を提供する。
【解決手段】クロス制御処理を開始したのち、セルバランス処理をする電池間でエネルギーを移動した時間を計測し、計測した時間を用いて、時間と、クロス制御処理を停止させるためのオフセット電圧と、が関連付けられているオフセット電圧情報を参照し、計測した時間に対応するオフセット電圧を特定し、第１の電池と第２の電池の平均電圧と、第１の電池または第２の電池の電圧との電圧差が、特定したオフセット電圧以上になるとクロス制御処理を停止させる、電圧均等化装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池の電圧を均等にする電圧均等化装置および電圧均等化方法に関する。

従来、複数の電池の電圧を均等にするセルバランスとして、パッシブ型のセルバランスが採用されている。しかし、外部の充電器から電池へ充電をしている場合には、最も低い電圧の電池に揃えて、それ以外の電池を放電させるパッシブ型のセルバランスを用いて、電池の電圧を均等にすることは困難である。

関連する技術として、複数のセルを直列に接続してなる組電池を対象として各セルの充電状態を均等化する充電状態均等化装置が知られている。

特開２００９−１５９７９４号公報

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、アクティブ型のセルバランスのクロス制御で用いるオフセット電圧を簡易に求める電圧均等化装置および電圧均等化方法を提供することを目的とする。

実施の態様のひとつである電圧均等化装置は、電圧計測部、時間計測部、制御部を有している。
電圧計測部は、第１の電池の電圧と第２の電池の電圧を計測する。

時間計測部は、前記第１の電池と前記第２の電池との間でエネルギーを移動させて、第１の電池の電圧と第２の電池の電圧を均等になっても、前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧を均等にするセルバランス処理を停止せず、前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧の大小関係を逆転させ、前記セルバランス処理の開始時に推定した分極の影響によりズレる電圧を加味した電圧になるまで、前記セルバランス処理を続けるクロス制御処理が開始されると、時間を計測する。

制御部は、クロス制御処理を実行する。また、制御部は、クロス制御処理を開始したのち、前記第１の電池と前記第２の電池との間でエネルギーが移動させている時間を計測する。

続いて、制御部は、計測した時間を用いて、計測した時間と、クロス制御処理を停止させるためのオフセット電圧と、が関連付けられているオフセット電圧情報を参照し、計測した時間に対応するオフセット電圧を特定する。

オフセット電圧は、セルバランスする電池がエネルギーを移動（充放電）した時間により決定される。そのため、計測した時間は、クロス制御処理が停止するまで値の更新を行う。オフセット電圧も更新された計測した時間を用いて値の更新を行う。

続いて、制御部は、第１の電池と第２の電池の平均電圧と、第１の電池または第２の電池の電圧との電圧差が、特定したオフセット電圧以上になるとクロス制御処理を停止させる。

実施の態様によれば、アクティブ型のセルバランスのクロス制御で用いるオフセット電圧を簡易に求めることができるという効果を奏する。

図１は、電圧均等化装置の一実施例を示す図である。 図２は、１組の放電する電池と充電する電池の関係を示す図である。 図３は、クロス制御における電池電圧の変化を示す図である。 図４は、実施形態１における電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。 図５は、オフセット電圧情報のデータ構造の一実施例を示す図である。 図６は、実施形態２における電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。 図７は、充電用オフセット電圧情報のデータ構造の一実施例を示す図である。 図８は、放電用オフセット電圧情報のデータ構造の一実施例を示す図である。 図９は、実施形態３における電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。 図１０は、実施形態３で用いる充電用オフセット電圧情報および放電用オフセット電圧情報の一実施例を示す図である。

従来のアクティブ型のセルバランス処理を用いて複数の電池の電圧を均等にする時間よりも短い時間で電池の電圧を均等にする制御方法として、クロス制御が提案されている。アクティブ型のセルバランス処理は複数の電池間でエネルギーを移動させる処理で、例えば、２つの電池の場合であれば一方の電池からエネルギー（電荷）を放電させ、放電されたエネルギーを他方に電池に充電させる処理である。

従来のアクティブ型のセルバランス処理において、複数の電池の電圧を均等にする時間が短くならない１つの要因として、セルバランス処理により均等にした電池の電圧が、電池特性である分極の影響によりズレることが挙げられる。従来はこの電池の電圧ズレを解消するために、分極の影響がなくなるまでセルバランス処理を繰り返し行っていたため、電池の電圧が均等になるまでに時間を要していた。

クロス制御は、複数の電池間でエネルギーを移動させて電池の電圧が均等になってもセルバランス処理を停止せず、放電側の電池の電圧と充電側の電池の電圧の大小関係を逆転（クロス）させ、セルバランス処理の開始時に推定した分極の影響によりズレる電圧を加味した電圧になるまで、セルバランス処理を続ける。その結果、従来よりも電圧を均等にする時間を短くするものである。ここで、電圧ズレを加味した電圧とは、充電される電池の場合、複数の電池の平均電圧に、推定した分極の影響によりズレる電圧（オフセット電圧）を加算した電圧である。また、放電される電池の場合、複数の電池の平均電圧から、推定した分極の影響によりズレる電圧（オフセット電圧）を減算した電圧である。

しかしながら、オフセット電圧の推定は簡易ではないため、簡易に精度よくオフセット電圧を推定する方法が欠かせなくなると予測される。
そこで、セルバランスする電池が充放電を行った時間とオフセット電圧には相関があることを発見した発明者は、本実施形態においてこの相関を用いて簡易に精度よくオフセット電圧を推定する方法を提供する。

以下図面に基づいて、実施形態について詳細を説明する。
実施形態１について説明する。
図１は、電圧均等化装置の一実施例を示す図である。図１の電圧均等化装置は組電池とセルバランス回路を有する。組電池は複数の電池３ａ〜３ｄが直列に接続されている回路である。セルバランス回路は、制御部１、記憶部２、電圧計測部４ａ〜４ｄ、電流計測部５ａ〜５ｄ、コイルＬ１〜Ｌ３、スイッチＳＷ１〜ＳＷ７を有している。図１に示したアクティブ方式のセルバランス回路では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６を制御部１がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することにより、コイルＬ１〜Ｌ３を用いて電池３ａ〜３ｄの電圧を均等にする。

制御部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いることが考えられる。

記憶部２は、例えばRead Only Memory（ＲＯＭ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）などのメモリやハードディスクなどが考えられる。なお、記憶部２にはパラメータ値、変数値などのデータを記憶してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。

電池３ａ〜３ｄは二次電池やキャパシタなどを用いることが考えられる。二次電池として、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池などが考えられる。なお、本例では４つの電池を用いて説明しているが４つに限定されるものではない。

電圧計測部４ａ〜４ｄは、電池３ａ〜３ｄ各々の電圧を計測する。例えば、電圧計などが考えられる。また、電圧計測部４ａ〜４ｄが計測したデータは制御部１に出力される。
電流計測部５ａ〜５ｄは電流を計測する。例えば、電流計などが考えられる。また、電流計測部５ａ〜５ｄが計測したデータは制御部１に出力される。

なお、図１の例では電池３ａ〜３ｄ各々に流れる電流を、図に示す位置に設けた電流計測部５ａ〜５ｄの計測した電流を用いて求めているが、電池３ａ〜３ｄ各々に流れる電流の求め方は上記方法に限定されるものではない。例えば、電池３ａ〜３ｄ各々の負極側に電流計をそれぞれ直列に接続して、電池３ａ〜３ｄ各々に流れる電流を計測して求めてもよい。

コイルＬ１〜Ｌ３は、各組ごとの放電する電池から放電された電流によりコイルＬ１〜Ｌ３にエネルギーが蓄積され、その後コイルＬ１〜Ｌ３に蓄積されたエネルギーを充電する電池に供給して充電するために用いる。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ７は、セルバランス処理を行うために用いられるスイッチである。スイッチＳＷ１〜ＳＷ７は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やリレーを用いる。

電圧均等化装置の接続について説明する。
図１の電圧均等化装置は、電池３ａ〜３ｄの両端には電圧計測部４ａ〜４ｄがそれぞれ接続されている。また、スイッチＳＷ７の一方の端子は、放電中に負荷に接続され、充電中に充電器に接続される、スイッチＳＷ７の他方の端子は電流計測部５ａの一方の端子に接続されている。電流計測部５ａの他方の端子は電池３ａの正極端子に接続され、電池３ｄの負極端子は、放電中に負荷に接続され、充電中に充電器に接続される。

電池３ａの負極端子と電池３ｂの正極端子と電流計測部５ｂの一方の端子が接続され、電流計測部５ｂの他方の端子はコイルＬ１の一方の端子に接続されている。コイルＬ１の他方の端子はスイッチＳＷ１、ＳＷ２の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ１の他方の端子は電池３ａの正極端子に接続される。スイッチＳＷ２の他方の端子は電池３ｂの負極端子に接続される。

電池３ｂの負極端子と電池３ｃの正極端子と電流計測部５ｃの一方の端子が接続され、電流計測部５ｃの他方の端子はコイルＬ２の一方の端子に接続されている。コイルＬ２の他方の端子はスイッチＳＷ３、ＳＷ４の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ３の他方の端子は電池３ｂの正極端子に接続される。スイッチＳＷ４の他方の端子は電池３ｃの負極端子に接続される。

電池３ｃの負極端子と電池３ｄの正極端子と電流計測部５ｄの一方の端子が接続され、電流計測部５ｄの他方の端子はコイルＬ３の一方の端子に接続されている。コイルＬ３の他方の端子はスイッチＳＷ５、ＳＷ６の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ５の他方の端子は電池３ｃの正極端子に接続される。スイッチＳＷ６の他方の端子は電池３ｄの負極端子に接続される。

実施形態１の電圧均等化装置の動作について説明する。
実施形態１の電圧均等化装置の動作について、図２、図３、図４を用いて説明する。図２は、１組の放電する電池と充電する電池の関係を示す図である。図３は、クロス制御における電池電圧の変化を示す図である。図４は、実施形態１における電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。

ステップＳ４０１では、制御部１がセルバランス処理開始前に電池３ａの電圧Ｖｃと電池３ｂの電圧Ｖｄを取得し、電池３ａの電圧Ｖｃと電池３ｂの電圧Ｖｄの電圧の電圧差Ｖ１を求める。例えば、図３に示すセルバランス処理を開始する時間ｔ０より前に電圧差Ｖ１＝Ｖｄ−Ｖｃを求める。

ステップＳ４０２では、電圧差Ｖ１が決められた閾値Ｖｔｈ以下であるか否かを制御部１が判定し、閾値Ｖｔｈ以上である場合（Ｙｅｓ）にステップＳ４０３に移行し、閾値Ｖｔｈより小さいとき場合（Ｎｏ）に均等であると判定しステップＳ４０２に移行する。決められた閾値Ｖｔｈは、セルバランス処理を開始するか否かを判定するための閾値である。

ステップＳ４０３では、制御部１がクロス制御を用いたセルバランス処理を開始する。本例では、制御部１が電池３ｂから電池３ａへ一定電流を流す定電流制御を行う。一定電流を流す定電流制御は、時間ｔ０からセルバランス処理を終了する時間ｔ２の期間においてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を用いて一定電流を電池３ａまたは電池３ｂに流させる。

ステップＳ４０４では、クロス制御を用いたセルバランス処理が開始されると制御部１は時間計測を開始する。図３の例では、時間計測を開始する時間はｔ０である。
ステップＳ４０５では、クロス制御を用いたセルバランス処理が開始されたのちの電池３ａと電池３ｂの電圧差Ｖ２を、制御部１が求める。図３の例では、電圧差Ｖ２は時間ｔ０から電池３ａと電池３ｂの電圧が一致したと判定される電圧範囲Ｖｒｎｇになるまでの時間ｔ１の期間において求める。

ステップＳ４０６では、電圧差Ｖ２が決められた電圧範囲Ｖｒｎｇ内であるか否かを制御部１が判定し、電圧範囲Ｖｒｎｇ内である場合（Ｙｅｓ）にステップＳ４０７に移行する。電圧範囲Ｖｒｎｇ以外のとき場合（Ｎｏ）に一致していないと判定しステップＳ４０４に移行する。

ステップＳ４０７では、制御部１が時間計測した、セルバランスする電池がエネルギー（電荷）を移動（充放電）した時間Ｔｃｌｓを取得する。
ステップＳ４０８では、制御部１が取得した時間Ｔｃｌｓを用いてオフセット電圧Ｖｏｆｓを特定する。制御部１は、例えば、計測した時間Ｔｃｌｓを用いて、オフセット電圧情報を参照し、計測した時間Ｔｃｌｓに対応するオフセット電圧を特定する。オフセット電圧情報は、時間Ｔｃｌｓと、クロス制御を用いたセルバランス処理を停止させるためのオフセット電圧と、が関連付けられている。
図５は、オフセット電圧情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図５のオフセット電圧情報５０１は、時間Ｔｃｌｓを示す情報が記憶される「時間Ｔｃｌｓ」と、時間に対応するオフセット電圧を示す情報が記憶される「オフセット電圧Ｖｏｆｓ」を有している。本例では、「時間Ｔｃｌｓ」には時間を示す情報「１０」「２０」「３０」「４０」「５０」「６０」・・・「１８００」「１８１０」「１８２０」「１８３０」・・・・が記憶されている。「オフセット電圧Ｖｏｆｓ」には電圧を示す情報「Ｖｏｆｓ_１０」「Ｖｏｆｓ_２０」「Ｖｏｆｓ_３０」「Ｖｏｆｓ_４０」「Ｖｏｆｓ_５０」「Ｖｏｆｓ_６０」・・・「Ｖｏｆｓ_１８００」「Ｖｏｆｓ_１８１０」「Ｖｏｆｓ_１８２０」「Ｖｏｆｓ_１８３０」・・・・が記憶されている。オフセット電圧情報は、実験またはシミュレーションなどにより求め、予め記憶部２に記憶しておく。

ステップＳ４０９では、時間ｔ１で電池３ａと電池３ｂの電圧の大小関係が逆転した後の、電池３ａの電圧と電池３ｂの電圧の平均電圧Ｖａｖｇと、電池３ａの電圧との電圧差Ｖ３を制御部１が求める。または、平均電圧Ｖａｖｇと電池３ｂの電圧との電圧差Ｖ３を制御部１が求める。図３の例では、電池３ａの電圧を用いている。

ステップＳ４１０では、電圧差Ｖ３が特定したオフセット電圧Ｖｏｆｓ以上であるか否かを制御部１が判定し、オフセット電圧Ｖｏｆｓ以上（Ｖ３≧Ｖｏｆｓ）である場合（Ｙｅｓ）にステップＳ４１１に移行する。特定したオフセット電圧Ｖｏｆｓより小さいとき（Ｎｏ）ステップＳ４０７に移行する。オフセット電圧Ｖｏｆｓは、バランスをさせる電池がエネルギー（電荷）を移動（充放電）した時間により決定される。そのため、時間Ｔｃｌｓは、クロス制御処理が停止するまで値の更新を行う必要がある。オフセット電圧Ｖｏｆｓは時間Ｔｃｌｓを用いて値の更新を行う。電池３ａまたは電池３ｂの電圧差Ｖ３が特定したオフセット電圧Ｖｏｆｓ以上になるまで処理を継続する。

ステップＳ４１１では、制御部１がクロス制御を用いたセルバランス処理を停止させる。
実施形態１によれば、アクティブ型のセルバランスのクロス制御で用いるオフセット電圧を簡易に求めることができるという効果を奏する。また、クロス制御を用いているためセルバランス処理時間が短縮できる。

実施形態２について説明する。
実施形態２の電圧均等化装置の動作について、図２、図３、図６を用いて説明する。図６は、実施形態２における電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。クロス制御を用いたセルバランス処理を行う場合について、図６を用いて説明する。

実施形態２では、記憶部２に記憶されている後述する充電用オフセット電圧情報は、セルバランスしている充電側の電池のオフセット電圧Ｖｏｆｓを求める場合に利用する。記憶部２に記憶されている後述する放電用オフセット電圧情報は、セルバランスしている放電側の電池のオフセット電圧Ｖｏｆｓを求める場合に利用する。また、実施形態２では充電側と放電側それぞれの電圧差Ｖ３を用いて、どちらかが先にこのオフセット電圧Ｖｏｆｓ以上になれば終了する。 ステップＳ６０１〜ステップＳ６０６に示す処理は、実施形態１の図４のステップＳ４０１〜ステップＳ４０６の処理と同じであるので、説明を省略する。

ステップＳ６０７では、制御部１が充放電情報、セルバランスする電池がエネルギー（電荷）を移動（充放電）した時間Ｔｃｌｓ、クロス制御を用いたセルバランス処理の開始時の充電率を取得する。

充放電情報は、例えば、充電側であるか放電側であるかを通知する情報である。
充電率は、充電用オフセット電圧情報はセルバランス処理で充電される側の電池の容量を示す値、放電用オフセット電圧情報はセルバランス処理で放電される側の電池の容量を示す値、としてＳＯＣ（State of Charge）などを用いることが考えられる。
ステップＳ６０８では、ステップＳ６０７で取得した充放電情報、計測した時間Ｔｃｌｓ、クロス制御処理の開始時の充電率と、充電用オフセット電圧情報を用いて充電側のオフセット電圧Ｖｏｆｓを制御部１が特定し、放電用オフセット電圧情報を用いて放電側のオフセット電圧Ｖｏｆｓを制御部１が特定する。

図７は、充電用オフセット電圧情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図７の充電用オフセット電圧情報７０１は、計測した時間Ｔｃｌｓを示す情報が記憶される「時間Ｔｃｌｓ」と、計測した時間Ｔｃｌｓに対応するオフセット電圧を示す情報が、クロス制御を用いたセルバランス処理の開始時の充電率ごとに記憶される「オフセット電圧Ｖｏｆｓ」を有している。本例では、図７に「ＳＯＣ＝０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」「ＳＯＣ＝１０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」「ＳＯＣ＝２０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」・・・「ＳＯＣ＝９０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」「ＳＯＣ＝１００［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」が示されている。

「時間Ｔｃｌｓ」には時間を示す情報「１０」「２０」「３０」「４０」「５０」「６０」・・・「１８００」「１８１０」「１８２０」「１８３０」・・・・が記憶されている。

図７の「ＳＯＣ＝０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」には、「時間Ｔｃｌｓ」に記憶される情報に関連付けられて、充電側の電池の充電率＝０［％］のときのオフセット電圧を示す情報「Ｖｏｆｓ０_１０_ｃ」「Ｖｏｆｓ０_２０_ｃ」「Ｖｏｆｓ０_３０_ｃ」「Ｖｏｆｓ０_４０_ｃ」「Ｖｏｆｓ０_５０_ｃ」「Ｖｏｆｓ０_６０_ｃ」・・・「Ｖｏｆｓ０_１８００_ｃ」「Ｖｏｆｓ０_１８１０_ｃ」「Ｖｏｆｓ０_１８２０_ｃ」「Ｖｏｆｓ０_１８３０_ｃ」・・・・が記憶されている。

図７の「ＳＯＣ＝１０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」には、「時間Ｔｃｌｓ」に記憶される情報に関連付けられて、充電側の電池の充電率＝１０［％］のときのオフセット電圧を示す情報「Ｖｏｆｓ１０_１０_ｃ」「Ｖｏｆｓ１０_２０_ｃ」「Ｖｏｆｓ１０_３０_ｃ」「Ｖｏｆｓ１０_４０_ｃ」「Ｖｏｆｓ１０_５０_ｃ」「Ｖｏｆｓ１０_６０_ｃ」・・・「Ｖｏｆｓ１０_１８００_ｃ」「Ｖｏｆｓ１０_１８１０_ｃ」「Ｖｏｆｓ１０_１８２０_ｃ」「Ｖｏｆｓ１０_１８３０_ｃ」・・・・が記憶されている。

図７の「ＳＯＣ＝２０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」には、「時間Ｔｃｌｓ」に記憶される情報に関連付けられて、充電側の電池の充電率＝２０［％］のときのオフセット電圧を示す情報「Ｖｏｆｓ２０_１０_ｃ」「Ｖｏｆｓ２０_２０_ｃ」「Ｖｏｆｓ２０_３０_ｃ」「Ｖｏｆｓ２０_４０_ｃ」「Ｖｏｆｓ２０_５０_ｃ」「Ｖｏｆｓ２０_６０_ｃ」・・・「Ｖｏｆｓ２０_１８００_ｃ」「Ｖｏｆｓ２０_１８１０_ｃ」「Ｖｏｆｓ２０_１８２０_ｃ」「Ｖｏｆｓ２０_１８３０_ｃ」・・・・が記憶されている。

なお、図７における「ＳＯＣ＝２０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」以降の情報の説明は省略する。
図８は、放電用オフセット電圧情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図８の放電用オフセット電圧情報８０１は、計測した時間Ｔｃｌｓを示す情報が記憶される「時間Ｔｃｌｓ」と、計測した時間Ｔｃｌｓに対応するオフセット電圧を示す情報が、クロス制御を用いたセルバランス処理の開始時の充電率ごとに記憶される「オフセット電圧Ｖｏｆｓ」を有している。本例では、図８に「ＳＯＣ＝０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」「ＳＯＣ＝１０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」「ＳＯＣ＝２０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」・・・「ＳＯＣ＝９０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」「ＳＯＣ＝１００［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」が示されている。

「時間Ｔｃｌｓ」には時間を示す情報「１０」「２０」「３０」「４０」「５０」「６０」・・・「１８００」「１８１０」「１８２０」「１８３０」・・・・が記憶されている。

図８の「ＳＯＣ＝０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」には、「時間Ｔｃｌｓ」に記憶される情報に関連付けられて、放電側の電池の充電率＝０［％］のときのオフセット電圧を示す情報「Ｖｏｆｓ０_１０_ｄ」「Ｖｏｆｓ０_２０_ｄ」「Ｖｏｆｓ０_３０_ｄ」「Ｖｏｆｓ０_４０_ｄ」「Ｖｏｆｓ０_５０_ｄ」「Ｖｏｆｓ０_６０_ｄ」・・・「Ｖｏｆｓ０_１８００_ｄ」「Ｖｏｆｓ０_１８１０_ｄ」「Ｖｏｆｓ０_１８２０_ｄ」「Ｖｏｆｓ０_１８３０_ｄ」・・・・が記憶されている。

図８の「ＳＯＣ＝１０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」には、「時間Ｔｃｌｓ」に記憶される情報に関連付けられて、放電側の電池の充電率＝１０［％］のときのオフセット電圧を示す情報「Ｖｏｆｓ１０_１０_ｄ」「Ｖｏｆｓ１０_２０_ｄ」「Ｖｏｆｓ１０_３０_ｄ」「Ｖｏｆｓ１０_４０_ｄ」「Ｖｏｆｓ１０_５０_ｄ」「Ｖｏｆｓ１０_６０_ｄ」・・・「Ｖｏｆｓ１０_１８００_ｄ」「Ｖｏｆｓ１０_１８１０_ｄ」「Ｖｏｆｓ１０_１８２０_ｄ」「Ｖｏｆｓ１０_１８３０_ｄ」・・・・が記憶されている。

図８の「ＳＯＣ＝２０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」には、「時間Ｔｃｌｓ」に記憶される情報に関連付けられて、放電側の電池の充電率＝２０［％］のときのオフセット電圧を示す情報「Ｖｏｆｓ２０_１０_ｄ」「Ｖｏｆｓ２０_２０_ｄ」「Ｖｏｆｓ２０_３０_ｄ」「Ｖｏｆｓ２０_４０_ｄ」「Ｖｏｆｓ２０_５０_ｄ」「Ｖｏｆｓ２０_６０_ｄ」・・・「Ｖｏｆｓ２０_１８００_ｄ」「Ｖｏｆｓ２０_１８１０_ｄ」「Ｖｏｆｓ２０_１８２０_ｄ」「Ｖｏｆｓ２０_１８３０_ｄ」・・・・が記憶されている。

なお、図８における「ＳＯＣ＝２０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓ」以降の情報の説明は省略する。
充電用オフセット電圧情報または放電用オフセット電圧情報は、例えば、実験またはシミュレーションにより求め、予め記憶部２に記憶しておく。
充電率が予め記憶した情報の間の値である時は、記憶部２に記憶している情報を用いて値を求める。例えば、図８においてＳＯＣ＝１３［％］の場合は、ＳＯＣ＝１０［％］と２０［％］の情報を用いて線形補完して求めてもよいし、近似曲線を使って求めてもよい。

図６のステップＳ６０９〜ステップＳ６１１に示す処理は、実施形態１の図４のステップＳ４０９〜ステップＳ４１１の処理と同じであるので、説明を省略する。
実施形態２によれば、アクティブ型のセルバランスのクロス制御で用いるオフセット電圧を、簡易に求めることができるという効果を奏する。また、クロス制御を用いているためセルバランス処理時間が短縮できる。

また、フォークリフトなどの車両のように高稼動率が求められる場合でも、セルバランスをすることで、電池の電圧が均等になるため、車両の稼働時間を伸ばすことができる。さらに、電池の寿命を延ばすこともできる。

実施形態３について説明する。
実施形態３の電圧均等化装置の動作について、図２、図３、図９を用いて説明する。図９は、実施形態３における電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。実施形態３では、電池の温度または電池の周辺温度に応じた、充電用オフセット電圧情報または放電用オフセット電圧情報を用いて、クロス制御を用いたセルバランス処理を行う。

実施形態３では、充電用オフセット電圧情報は、セルバランスしている充電側の電池のオフセット電圧Ｖｏｆｓを求める場合に利用する。放電用オフセット電圧情報は、セルバランスしている放電側の電池のオフセット電圧Ｖｏｆｓを求める場合に利用する。また、充電側と放電側それぞれの電圧差Ｖ３を用いて、どちらかが先にこのオフセット電圧Ｖｏｆｓ以上になれば終了する。
ステップＳ９０１〜ステップＳ９０６に示す処理は、実施形態１の図４のステップＳ４０１〜ステップＳ４０６の処理と同じであるので、説明を省略する。

ステップＳ９０７では、制御部１が充放電情報、セルバランスする電池がエネルギー（電荷）を移動（充放電）した時間Ｔｃｌｓ、クロス制御を用いたセルバランス処理の開始時の充電率、電池または電池の周辺の温度Ｔｍｐを取得する。

充放電情報は、例えば、充電側であるか放電側であるかを通知する情報である。
充電率は、充電用オフセット電圧情報はセルバランス処理で充電される側の電池の容量を示す値、放電用オフセット電圧情報はセルバランス処理で放電される側の電池の容量を示す値、としてＳＯＣ（State of Charge）などを用いることが考えられる。

電池または電池の周辺の温度Ｔｍｐは、温度計測部により計測された温度を示す情報である。
ステップＳ９０８では、ステップＳ９０７で取得した充放電情報、計測した時間Ｔｃｌｓ、クロス制御処理の開始時の充電率と、電池の温度または電池の周辺温度に対応する充電用オフセット電圧情報を用いて制御部１が充電側のオフセット電圧Ｖｏｆｓを特定する。また、充放電情報、計測した時間Ｔｃｌｓ、クロス制御処理の開始時の充電率と、電池の温度または電池の周辺温度に対応する放電用オフセット電圧情報を用いて制御部１が放電側のオフセット電圧Ｖｏｆｓを特定する。

図１０は、実施形態３で用いる充電用オフセット電圧情報および放電用オフセット電圧情報の一実施例を示す図である。
例えば、充放電情報が充電を示し、電池３ａおよび電池３ｂの温度または周辺温度が−４０℃の場合、充電用オフセット電圧情報１００１を選択する。

充放電情報が充電を示し、電池３ａおよび電池３ｂの温度または周辺温度が−３０℃の場合、充電用オフセット電圧情報１００２を選択する。
充放電情報が充電を示し、電池３ａおよび電池３ｂの温度または周辺温度が０℃の場合、充電用オフセット電圧情報１００３を選択する。

なお、図１０における温度２５度以降の充電用オフセット電圧情報１００４、１００５、１００６の説明は省略する。
また、充放電情報が放電を示し、電池３ａおよび電池３ｂの温度または周辺温度が−４０℃の場合、放電用オフセット電圧情報１００７を選択する。

充放電情報が放電を示し、電池３ａおよび電池３ｂの温度または周辺温度が−３０℃の場合、放電用オフセット電圧情報１００８を選択する。
充放電情報が放電を示し、電池３ａおよび電池３ｂの温度または周辺温度が０℃の場合、放電用オフセット電圧情報１００９を選択する。

なお、図１０における温度２５度以降の放電用オフセット電圧情報１０１０、１０１１、１０１２の説明は省略する。
続いて、選択した充電用オフセット電圧情報または放電用オフセット電圧情報から、図７または図８と同様に、計測した時間Ｔｃｌｓ、クロス制御処理の開始時の充電率を用いて、オフセット電圧を特定するための情報を選択して、図９のステップＳ９０９に移行する。

実施形態３の充電用オフセット電圧情報または放電用オフセット電圧情報は、例えば、実験またはシミュレーションにより求め、予め記憶部２に記憶しておく。充電率、周辺の温度Ｔｍｐ、が予め記憶した情報の間の値である時は、記憶部２に記憶している情報を用いて値を求める。

図９のステップＳ９０９〜ステップＳ９１１に示す処理は、実施形態１の図４のステップＳ４０９〜ステップＳ４１１の処理と同じであるので、説明を省略する。
実施形態３によれば、電池または電池の周辺の温度が変動した場合であっても、アクティブ型のセルバランスのクロス制御で用いるオフセット電圧を、簡易に求めることができるという効果を奏する。また、クロス制御を用いているためセルバランス処理時間が短縮できる。

また、フォークリフトなどの車両のように高稼動率が求められる場合でも、セルバランスをすることで、電池の電圧が均等になるため、車両の稼働時間を伸ばすことができる。さらに、電池の寿命を延ばすこともできる。

また、本発明は、実施形態１、２、３に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１ 制御部、
２ 記憶部、
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 電池、
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 電圧計測部、
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 電流計測部、
５０１ オフセット電圧情報、
７０１ 充電用オフセット電圧情報、
８０１ 放電用オフセット電圧情報、
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ コイル、
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７ スイッチ、

Claims (5)

1. 第１の電池の電圧と第２の電池の電圧を計測する電圧計測部と、
   前記第１の電池と前記第２の電池との間でエネルギーを移動させて、前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧を均等になっても、前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧を均等にするセルバランス処理を停止せず、前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧の大小関係を逆転させ、前記セルバランス処理の開始時に推定した分極の影響によりズレる電圧を加味した電圧になるまで、前記セルバランス処理を続けるクロス制御処理が開始されると、時間を計測する時間計測部と、
   前記クロス制御処理を実行する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記クロス制御処理を開始したのち、前記セルバランス処理において前記第１の電池と前記第２の電池との間でエネルギーを移動した時間を計測し、
   計測した前記時間を用いて、前記時間と、前記クロス制御処理を停止させるためのオフセット電圧と、が関連付けられているオフセット電圧情報を参照し、計測した前記時間に対応する前記オフセット電圧を特定し、
   前記第１の電池と前記第２の電池の平均電圧と、前記第１の電池または前記第２の電池の電圧との電圧差が、特定した前記オフセット電圧以上になると前記クロス制御処理を停止させる、
   ことを特徴とする電圧均等化装置。
2. 前記セルバランス処理において前記第１の電池または前記第２の電池が充電側である場合に用いられ、前記セルバランス処理の開始時の充電率各々と前記オフセット電圧とが関連付けられている充電用オフセット電圧情報と、前記セルバランス処理において前記第１の電池または前記第２の電池が放電側である場合に用いられ、前記セルバランス処理の開始時の充電率各々と前記オフセット電圧とが関連付けられている放電用オフセット電圧情報と、を前記記憶部に記憶し、
   前記制御部は、
   前記充電側の場合には前記充電用オフセット電圧情報を用いて前記オフセット電圧を特定し、前記放電側の場合には前記放電用オフセット電圧情報を用いて前記オフセット電圧を特定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電圧均等化装置。
3. 前記第１の電池および前記第２の電池の温度または周辺温度に応じた、複数の前記充電用オフセット電圧情報と複数の前記放電用オフセット電圧情報を、前記記憶部に記憶し、
   前記制御部は、
   前記温度または前記周辺温度に応じて、前記充電用オフセット電圧情報または前記放電用オフセット電圧情報を選択し、前記オフセット電圧を特定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電圧均等化装置。
4. 前記クロス制御処理の開始時の前記第１の電池または前記第２の電池の充電率に応じた、複数の前記充電用オフセット電圧情報と複数の前記放電用オフセット電圧情報を前記記憶部に記憶し、
   前記制御部は、
   前記クロス制御処理の開始時の前記第１の電池または前記第２の電池の充電率に応じて、前記充電用オフセット電圧情報または前記放電用オフセット電圧情報を選択し、前記オフセット電圧を特定する、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の電圧均等化装置。
5. コンピュータが、
   前記第１の電池と前記第２の電池との間でエネルギーを移動させて、前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧を均等になっても、前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧を均等にするセルバランス処理を停止せず、前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧の大小関係を逆転させ、前記セルバランス処理の開始時に推定した分極の影響によりズレる電圧を加味した電圧になるまで、前記セルバランス処理を続けるクロス制御処理を開始したのち、前記セルバランス処理において前記第１の電池と前記第２の電池との間でエネルギーを移動した時間を計測し、
   計測した前記時間を用いて、前記時間と、前記クロス制御処理を停止させるためのオフセット電圧と、が関連付けられているオフセット電圧情報を参照し、計測した前記時間に対応する前記オフセット電圧を特定し、
   前記第１の電池と前記第２の電池の平均電圧と、前記第１の電池または前記第２の電池の電圧との電圧差が、特定した前記オフセット電圧以上になると前記クロス制御処理を停止させる、
   処理を実行することを特徴とする電圧均等化方法。
   

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