JP2015136268A - 組電池の均等化装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電池セルが、容量に対する開回路電圧の変化量の小さい領域が長い特性を持っている場合でも、複数の電池セルの容量を均等化することが可能な組電池の均等化装置を提供する。【解決手段】ｎ個の電池セル１１が互いに直列に接続された組電池１０の均等化を行う組電池の均等化装置であって、電池セル１１は、ＳＯＣとＯＣＶとの対応関係において、ＳＯＣに対するＯＣＶの変化量が所定量よりも小さい領域が、所定領域よりも長い特性を有し、各電池セル１１の状態を監視する監視装置２０と、各電池セル１１のＳＯＣのばらつきを低減する均等化処理を実行する均等化回路３０と、を備え、監視装置２０は、各電池セル１１のＯＣＶのいずれかが、変化量が所定量よりも小さい領域から所定量よりも大きい領域へ移行したことを検出する検出部２２を含み、検出部２２により移行したことが検出された場合に、均等化回路３０に均等化処理を実行させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、組電池に含まれる複数の電池セルの容量を均等化する組電池の均等化装置及び方法に関する。

近年、実用化されつつあるハイブリッド自動車や電気自動車等では、複数の電池セルを直列に接続して高電圧化した組電池が用いられている。このよう組電池では、充放電を繰り返すと、各電池セルの容量及び電圧にばらつきが生じる。ここで、組電池を放電又は充電する際は、各電池セルの過放電及び過充電を回避するため、最小又は最大の電池セルの容量及び電圧に応じて、全電池セルの放電又は充電を停止しなければならない。それゆえ、各電池セルの容量及び電圧のばらつきが大きいと電力効率が低下するので、各電池セルの容量及び電圧を均等化する必要がある。

特許文献１に記載の電池均等化装置は、複数の電池セルのうちの電圧を均等化する電池セルを決定し、決定した電池セルの開回路電圧を平均して均等化制御の目標電圧を算出している。さらに、各電池セルの内部抵抗を算出し、算出した各内部抵抗に起因する電位差の分だけ目標電圧を補正して、各電池セルの終了電圧を算出している。そして、各電池セルの閉回路電圧が、各終了電圧となるように電圧を均等化している。

特開２０１３−１０２５９２号公報

特許文献１に記載の電池均等化装置では、容量に対する開回路電圧の特性において、均等化する電池セルの開回路電圧が、容量に対する開回路電圧の変化量の小さい領域にある場合に、目標電圧を決定することが困難である。そのため、特許文献１に記載の電池均等化装置では、複数の電池セルが、容量に対する開回路電圧の変化量の小さい領域が長い特性を持っている場合に、均等化する電池セルの選択によっては、複数の電池セルの容量を均等化することが困難となる。

本発明は、上記実情に鑑み、複数の電池セルが、容量に対する開回路電圧の変化量の小さい領域が長い特性を持っている場合でも、複数の電池セルの容量を均等化することが可能な組電池の均等化装置を提供することを主たる目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数の電池セルが互いに直列に接続された組電池の均等化を行う組電池の均等化装置であって、前記電池セルは、容量と開回路電圧との対応関係において、前記容量に対する前記電圧の変化量が所定量よりも小さい領域が、所定領域よりも長い特性を有し、前記組電池に含まれる各電池セルの状態を監視する監視部と、各電池セルの前記容量のばらつきを低減する均等化処理を実行する均等化部と、を備え、前記監視部は、各電池セルの開回路電圧のいずれかが、前記変化量が所定量よりも小さい領域から前記変化量が所定量よりも大きい領域へ移行したことを検出する検出部を含み、前記検出部により前記移行したことが検出された場合に、前記均等化部に前記均等化処理を実行させる。

請求項１に記載の発明によれば、各電池セルの開回路電圧のいずれかが、容量と開回路電圧との対応関係において、容量に対する開回路電圧の変化量が所定量よりも小さい領域から大きい領域へ移行したことが検出される。すなわち、複数の電池セル間において、容量がばらついていることが検出される。さらに、容量がばらついていることが検出された場合に、各電池セルの容量のばらつきを低減する均等化処理が実行される。

よって、複数の電池セルが、容量に対する開回路電圧の変化量の小さい領域が長い特性を持っている場合でも、複数の電池セル間において容量がばらついている際には、ばらつきを検出し、複数の電池セルの容量を均等化することができる。

また、請求項９に記載の発明は、複数の電池セルが互いに直列に接続された組電池の均等化を行う組電池の均等化方法であって、前記電池セルは、容量と開回路電圧との対応関係において、前記容量に対する前記電圧の変化量が所定量よりも小さい領域が、所定領域よりも長い特性を有し、前記組電池に含まれる各電池セルの状態を監視する監視工程と、前記各電池セルの前記容量のばらつきを低減する均等化工程と、を備え、前記監視工程は、各電池セルの開回路電圧のいずれかが、前記変化量が所定量よりも小さい領域から前記変化量が所定量よりも大きい領域へ移行したことを検出する検出工程を含み、前記均等化工程は、前記検出工程において前記移行したことが検出された場合に実行される。

請求項９に記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を奏する。

本実施形態に係る組電池の均等化装置の構成を示す図。 （ａ）放電中のＳＯＣのばらつきを示す図。（ｂ）充電中のＳＯＣのばらつきを示す図。（ｃ）ＳＯＣのばらつきを算出する式。（ｄ）均等化時間を算出する式。 電池セルの均等化を実行する処理手順を示すフローチャート。

以下、組電池の均等化装置を具現化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る組電池の均等化装置は、組電池１０の均等化を行うことを想定している。組電池１０は、複数の電池セル１１（＃１）〜（＃ｎ）が互いに直列に接続されて構成された蓄電池である。各電池セル１１（＃１）〜（＃ｎ）は、電池の充電状態を示す電池容量（ＳＯＣ：State of Charge）と開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）との対応関係（ＯＣＶ−ＳＯＣ特性）において、ＳＯＣに対するＯＣＶの変化量が所定量よりも小さい領域、いわゆるプラトー領域が、所定領域よりも長い特性を有する。各電池セル１１（＃１）〜（＃ｎ）は、例えば、正極に、オリビン構造を有する少なくとも１つのリチウム金属リン酸塩（LiMnPO4，LiFePO4，LiCoPO4，LiNiPO4）が含まれる、リチウムイオン二次電池である。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る組電池の均等化装置の構成について説明する。本実施形態に係る組電池の均等化装置は、監視装置２０（監視部）、及び均等化回路３０（均等化部）を備える。

監視装置２０は、監視ＩＣ２５、電流センサ２６、及びマイコン２４を備え、組電池１０から電源供給を受けて作動する。監視装置２０は、各電池セル１１（＃１）〜（＃ｎ）の状態として、少なくとも、各電池セル１１の電圧、及び各電池セル１１を流れる充放電電流Ｉを監視する。また、監視装置２０は、均等化回路３０に、各電池セル１１のＳＯＣのばらつきを低減する均等化処理を実行させる。

監視ＩＣ２５は、セル電圧入力部、マルチプレクサ、Ａ／Ｄ変換器等を備えている。セル電圧入力部は、少なくともｎ個の電圧検出用のチャンネルを備えている。各チャンネルの検出線は、各電池セルの正極及び負極と接続され、各電池セルの両極間の電圧を検出する。マルチプレクサは、セル電圧入力部から出力される各電池セルの電圧信号を、１系統の時系列信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器は、マルチプレクサから出力される１系統の時系列信号をディジタル信号に変換する。ディジタル信号に変換された各電池セル１１の電圧値は、マイコン２４に入力される。電流センサ２６は、組電池１０の充放電経路に設置されて、各電池セル１１を流れる充放電電流を検出する。電流センサ２６により検出された電流値は、マイコン２４に入力される。

マイコン２４は、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータであり、各種プログラムを実行することにより、ＯＣＶ推定部２１、検出部２２、及び時間算出部２３の機能を実現する。

ＯＣＶ推定部２１は、組電池１０の充電中又は放電中に検出された、各電池セル１１の閉回路電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）、及び充放電電流Ｉから、各電池セル１１のＯＣＶを推定する。

詳しくは、ＯＣＶ推定部２１は、検出された電池セル１１のＣＣＶ及び充放電電流Ｉに基づいて、マップデータを参照し、各電池セル１１の内部抵抗Ｒｉを算出する。このマップデータは、電池セル１１のＣＣＶ及び充放電電流Ｉと、内部抵抗Ｒｉとの対応を示すデータであり、予め実験等により作成されて監視装置２０に保存されている。そして、ＯＣＶ推定部２１は、各電池セル１１のＣＣＶ、充放電電流Ｉ及び算出した内部抵抗Ｒｉを用いて、各電池セル１１のＯＣＶを推定する。具体的には、組電池１０の放電時の充放電電流Ｉを正、組電池１０の充電時の充放電電流Ｉを負とした場合、各電池セル１１のＣＣＶにＲｉ×Ｉを加算した値を、各電池セル１１のＯＣＶとする。

検出部２２は、各電池セル１１のＯＣＶのいずれかが、ＳＯＣとＯＣＶとの対応関係において、ＳＯＣに対するＯＣＶの変化量が所定量よりも小さい領域から、所定量よりも大きい領域へ移行したことを検出する。すなわち、ＯＣＶ−ＳＯＣ特性を示す曲線において、平坦な領域から急峻な領域へ移行したことを検出する（図２（ａ），（ｂ）参照）。検出部２２により、各電池セル１１のＯＣＶのいずれかが、平坦な領域から急峻な領域へ移行したことが検出される場合は、移行した電池セル１１のＳＯＣと、移行していない電池セル１１のＳＯＣとの差が大きい状態になっている。すなわち、各電池セル１１間において、各電池セル１１のＳＯＣのうちの最小値と最大値との差が大きく、各電池セル１１のＳＯＣがばらついた状態になっている。そこで、監視装置２０は、検出部２２により、各電池セル１１のＯＣＶのいずれかが、急峻な領域へ移行したことが検出された場合に、均等化回路３０に均等化処理を実行させる。

詳しくは、検出部２２は、組電池１０の放電中に、ＯＣＶ推定部２１により推定された各電池セル１１のＯＣＶのうち、最小のＯＣＶとそれ以外のＯＣＶとの差の絶対値ΔＶａのいずれかが、閾値Ｖｔａよりも大きくなった場合に、平坦な領域から急峻な領域へ移行したことを検出する。

各電池セル１１のＯＣＶが、ＯＣＶ−ＳＯＣ特性を示す曲線の平坦な領域にある場合には、各電池セル１１のＳＯＣがばらついている状態でも、各電池セル１１のＯＣＶの差は検出できない程に小さい。しかしながら、各電池セル１１のＳＯＣがばらついている状態で組電池１０を放電させると、図２（ａ）に示すように、最もＳＯＣの小さい電池セル１１（＃ｎ）のＯＣＶは最初に急峻な領域へ移行する。なお、図２（ａ），（ｂ）では、便宜上、電池セル１１（＃１）〜（＃３），（＃ｎ）のみを示しており、電池セル１１（＃１）のＳＯＣが最大、電池セル１１（＃ｎ）のＳＯＣが最小になっている。

最小のＯＣＶと平坦な領域に留まっているＯＣＶとの差が、閾値Ｖｔａよりも大きい場合、最小のＳＯＣと最大のＳＯＣとの差が大きく、組電池１０の電力効率が低下している。そのため、組電池１０の電力効率を向上させるために、電池セル１１の均等化処理を行う必要がある。

そこで、最小のＯＣＶが平坦な領域から急峻な領域へ移行したことが検出された場合、監視装置２０は、均等化回路３０により、最小のＯＣＶよりも閾値Ｖｔａを超えて大きいＯＣＶの電池セル１１（＃１）〜（＃３）を放電させる。これにより、電池セル１１（＃１）〜（＃３）のＳＯＣが、電池セル１１（＃ｎ）のＳＯＣに近づき、最小である電池セル１１（＃ｎ）のＳＯＣと、最大である電池セル１１（＃１）のＳＯＣとの差が減少するため、組電池１０の電力効率が向上する。

また、検出部２２は、組電池の充電中に、ＯＣＶ推定部２１により推定された各電池セル１１のＯＣＶのうち、最大のＯＣＶとそれ以外のＯＣＶとの差の絶対値ΔＶｂのいずれかが、閾値Ｖｔｂよりも大きくなった場合に、平坦な領域から急峻な領域へ移行したことを検出する。各電池セル１１のＳＯＣがばらついている状態で組電池１０を充電させると、図２（ｂ）に示すように、最もＳＯＣの大きい電池セル１１（＃１）のＯＣＶは最初に急峻な領域へ移行する。

最大のＯＣＶと平坦な領域に留まっているＯＣＶとの差が、閾値Ｖｔｂよりも大きい場合、最小のＳＯＣと最大のＳＯＣとの差が大きく、組電池１０の電力効率が低下している。そのため、組電池１０の電力効率を向上させるために、電池セル１１の均等化処理を行う必要がある。

そこで、最大のＯＣＶが平坦な領域から急峻な領域へ移行したことが検出された場合、監視装置２０は、均等化回路３０により、電池セル１１（＃１）を放電させる。これにより、電池セル１１（＃１）のＳＯＣが、電池セル１１（＃２），（＃３），（＃ｎ）のＳＯＣに近づき、最小である電池セル１１（＃ｎ）のＳＯＣと、最大である電池セル１１（＃１）のＳＯＣとの差が減少するため、組電池１０の電力効率が向上する。

また、検出部２２は、電池セル１１（＃１）〜（＃ｎ）間におけるＳＯＣのばらつきの許容量、及びＳＯＣとＯＣＶとの対応関係に基づいて、上述した閾値Ｖｔａ，Ｖｔｂを算出する。詳しくは、ＳＯＣのばらつきの許容量、すなわち最小のＳＯＣと最大のＳＯＣとの差の許容量をＸ（％）とする。そして、ＯＣＶ−ＳＯＣ特性の平坦な領域よりもＳＯＣが小さい側の急峻な領域における、ＳＯＣとＯＣＶとの対応関係を用いて、Ｘ（％）を電圧値に換算して閾値Ｖｔａを算出する。同様に、ＯＣＶ−ＳＯＣ特性の平坦な領域よりもＳＯＣが大きい側の急峻な領域における、ＳＯＣとＯＣＶとの対応関係を用いて、Ｘ（％）を電圧値に換算して閾値Ｖｔｂを算出する。

これにより、組電池１０の放電中に、最小のＳＯＣとそれ以外のＳＯＣとの差の絶対値が、許容量Ｘよりも大きくなるようなばらつきが生じた場合に、均等化回路３０により均等化処理が実行される。また、組電池１０の充電中に、最大のＳＯＣとそれ以外のＳＯＣとの差の絶対値が、許容量Ｘよりも大きくなるようなばらつきが生じた場合に、均等化回路３０により均等化処理が実行される。

時間算出部２３は、均等化回路３０に均等化処理を実行させる均等化時間Ｔｅ（処理時間）を算出する。詳しくは、時間算出部２３は、経過時間Ｔｐの間に、電池セル１１（＃１）〜（＃ｎ）間において発生しうるＳＯＣのばらつきΔＣを推定し、推定したＳＯＣのばらつきΔＣを、均等化電流Ｉｅで除して、均等化時間Ｔｅを算出する（図２（ｄ）参照）。

経過時間Ｔｐは、前回各電池セル１１のＯＣＶのいずれかが、急峻な領域へ移行したことが検出されてから、今回各電池セル１１のＯＣＶのいずれかが、急峻な領域へ移行したことが検出されるまでの時間である。すなわち、経過時間Ｔｐは、前回均等化処理が実行されてから、今回ＳＯＣのばらつきが検出されるまでの時間である。また、均等化電流Ｉｅは、均等化回路３０により均等化処理を行う際に、均等化回路３０に流れる電流である。均等化電流Ｉｅの値は、均等化回路３０の設計値により決まる。

各電池セル１１のＳＯＣのばらつきは、主に自己放電電流のばらつきと、監視装置２０による消費電流のばらつきとから生じる。そこで、時間算出部２３は、ｎ個の電池セル１１間における、単位時間あたりの自己放電電流のばらつきと、単位時間あたりの監視装置２０による消費電流のばらつきとを加算する。そして、時間算出部２３は、自己放電電流のばらつきと消費電流のばらつきとを加算した値に、経過時間Ｔｐを積算して、経過時間Ｔｐの間に発生しうるＳＯＣのばらつきΔＣを推定する（図２（ｃ）参照）。なお、経過時間Ｔｐの間に発生しうるＳＯＣのばらつきΔＣは、ＳＯＣのばらつきの許容量Ｘよりも十分に小さい。

自己放電電流のばらつきは、組電池１０の設計値に基づいて統計的に算出される値であり、組電池１０のメーカが公表していることもある。また、消費電流のばらつきは、監視ＩＣ２５の各チャンネルの消費電流のばらつきであり、監視ＩＣ２５の設計値に基づいて算出される値である。

均等化回路３０は、スイッチＳＷ（＃１）〜（＃ｎ）のそれぞれと、抵抗Ｒ（＃１）〜（＃ｎ）のそれぞれとの直列体が、電池セル１１（＃１）〜（＃ｎ）のそれぞれに対して並列に接続されている回路である。均等化回路３０は、均等化処理の対象として選択された電池セル１１の電力を放電消費させることにより、ｎ個の電池セル１１のＳＯＣを均等化させるパッシブ方式の均等化回路である。

スイッチＳＷ（＃１）〜（＃ｎ）は、それぞれ、監視装置２０により制御され、電池セル１１（＃１）〜（＃ｎ）と抵抗Ｒ（＃１）〜（＃ｎ）との接続を開閉する。監視装置２０が、選択された電池セル１１に接続されたスイッチＳＷを閉状態にすることにより、選択された電池セル１１から抵抗Ｒへ均等化電流Ｉｅが流れ、選択された電池セル１１のＳＯＣが減少する。なお、抵抗Ｒ（＃１）〜（＃ｎ）の値は全て等しい。

次に、電池セル１１を均等化する処理手順について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。本処理手順は、本実施形態に係る組電池の均等化装置が、所定間隔で繰り返し実行する。本処理手順は、組電池１０の放電中に実行することを想定している。

まず、電池セル１１の均等化処理を実行中か否か判定する（Ｓ１０）。均等化処理を実行していない場合は（Ｓ１０：ＮＯ）、検出された各電池セル１１のＣＣＶと充放電電流Ｉ、及び内部抵抗Ｒｉ算出用のマップデータを用いて、各電池セル１１の内部抵抗Ｒｉを算出する。そして、各電池セル１１のＣＣＶと充放電電流Ｉ、及び算出した内部抵抗Ｒｉから、各電池セル１１のＯＣＶを推定する（Ｓ１１）。一方、均等化処理を実行している場合は（Ｓ１０：ＹＥＳ）、均等化処理の開始から、均等化時間Ｔｅが経過したか否か判定する（Ｓ１７）。

次に、Ｓ１１で推定した各電池セル１１のＯＣＶのうち、最小のＯＣＶとそれ以外のＯＣＶとの差ΔＶａのいずれかが、閾値Ｖｔａよりも大きいか否か判定する（Ｓ１２）。すなわち、推定された各電池セル１１のＯＣＶのうち、最小のＯＣＶが、ＯＣＶ−ＳＯＣ特性の曲線において、平坦な領域から急峻な領域へ移行したか否か判定する。

最小のＯＣＶとそれ以外のＯＣＶとの差ΔＶａのいずれもが、閾値Ｖｔａ以下の場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ｎ個の電池セル１１間に許容量Ｘ以上のばらつきは生じていないため、電池セル１１の均等化処理を実行する必要はない。よって、電池セル１１の均等化を実行しないで、本処理を終了する。

一方、最初のＯＣＶとそれ以外のＯＣＶとの差ΔＶａのいずれかが、閾値Ｖｔａよりも大きい場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ｎ個の電池セル１１間に許容量Ｘを越えるばらつきが生じているため、電池セル１１の均等化処理を実行する必要がある。よって、続いて均等化処理を行う。

まず、前回Ｓ１２の処理で肯定判定されてから、今回Ｓ１２の処理で肯定判定されるまでの経過時間Ｔｐを算出する。すなわち、前回電池セル１１の均等化処理を実行してから、今回ｎ個の電池セル１１の間で、ＳＯＣのばらつきが検出されるまでの経過時間Ｔｐを算出する（Ｓ１３）。

続いて、Ｓ１３で算出した経過時間Ｔｐの間に、発生しうるＳＯＣのばらつきΔＣを、自己放電電流のばらつき、及び、監視ＩＣ２５の各チャンネルの消費電流のばらつきを用いて算出する（Ｓ１４）。

続いて、Ｓ１４で算出したＳＯＣのばらつきΔＣを、均等化処理を行う際に均等化回路３０の抵抗Ｒに流れる均等化電流Ｉｅで除算して、均等化時間Ｔｅを算出する（Ｓ１５）。なお、均等化回路３０の抵抗Ｒ（＃１）〜（＃ｎ）の値は互いに等しいので、各電池セル１１から均等化回路３０へ流れる均等化電流Ｉｅは互いに等しくなる。

続いて、電池セル１１の均等化処理を開始する（Ｓ１６）。詳しくは、最小のＯＣＶよりも閾値Ｖｔａを超えて大きいＯＣＶの電池セル１１に対して、並列に接続されたスイッチＳＷを閉状態にする。これにより、最小のＯＣＶよりも閾値Ｖｔａを超えて大きいＯＣＶの電池セル１１から、均等化回路３０へ均等化電流Ｉｅが流れて、ｎ個の電池セル１１間におけるＳＯＣのばらつきが低減される。

続いて、今回の均等化処理の開始から、Ｓ１５で算出した均等化時間Ｔｅが経過したか否か判定する（Ｓ１７）。均等化時間Ｔｅが経過している場合は（Ｓ１７：ＹＥＳ）、電池セル１１の均等化処理を停止する（Ｓ１８）。すなわち、Ｓ１６で閉状態にしたスイッチＳＷを開状態にし、電池セル１１から均等化回路３０へ均等化電流Ｉｅが流れないようにする。その後、本処理を終了する。

一方、均等化時間Ｔｅが経過していない場合は（Ｓ１７：ＮＯ）、均等化処理を実行している状態で、すなわち、Ｓ１６で閉状態にしたスイッチＳＷを閉状態にしたまま、本処理を一旦終了する。その後、Ｓ１０から再度実行する。

なお、上記フローチャートにおいて、Ｓ１１の処理が推定工程、Ｓ１２の処理が検出工程、Ｓ１１及びＳ１２の処理が監視工程、Ｓ１６の処理が均等化工程に相当する。

上記処理手順の説明では、組電池１０の放電中に、電池セル１１を均等化する処理手順を説明した。組電池１０の充電中に、電池セル１１を均等化する処理手順の場合は、上記処理手順とＳ１２及びＳ１６の処理が異なり、他の処理は同様である。

具体的には、Ｓ１２では、Ｓ１１で推定した各電池セル１１のＯＣＶのうち、最大のＯＣＶとそれ以外のＯＣＶとの差ΔＶｂのいずれかが、閾値Ｖｔｂよりも大きいか否か判定する。すなわち、推定された各電池セル１１のＯＣＶのうち、最大のＯＣＶが、ＯＣＶ−ＳＯＣ特性の曲線において、平坦な領域から急峻な領域へ移行したか否か判定する。

最大のＯＣＶとそれ以外のＯＣＶとの差ΔＶａのいずれもが、閾値Ｖｔａ以下の場合（Ｓ１２：ＮＯ）、電池セル１１の均等化を実行しないで、本処理を終了する。

一方、最初のＯＣＶとそれ以外のＯＣＶとの差ΔＶｂのいずれかが、閾値Ｖｔｂよりも大きい場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ｎ個の電池セル１１間に許容量Ｘを越えるばらつきが生じているため、均等化処理を行う。

また、Ｓ１６では、最大の電池セル１１に対して並列に接続されたスイッチＳＷを閉状態にする。これにより、最大のＯＣＶの電池セル１１から、均等化回路３０へ均等化電流Ｉｅが流れて、ｎ個の電池セル１１間におけるＳＯＣのばらつきが低減される。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

・各電池セル１１のＯＣＶのいずれかが、ＳＯＣとＯＣＶとの対応関係において、ＳＯＣに対するＯＣＶの変化量が、所定量よりも小さい領域から大きい領域へ移行したことが検出される。すなわち、ｎ個の電池セル１１間において、ＳＯＣがばらついていることが検出される。さらに、ＳＯＣがばらついていることが検出された場合に、各電池セル１１のＳＯＣのばらつきを低減する均等化処理が実行される。

よって、ｎ個の電池セル１１が、ＳＯＣに対するＯＣＶの変化量の小さい領域が長い特性を持っている場合でも、ｎ個の電池セル１１間においてＳＯＣがばらついている際には、ＳＯＣのばらつきを検出し、ｎ個の電池セル１１のＳＯＣを均等化することができる。

・組電池１０の放電中に、各電池セル１１のＣＣＶ及び充放電電流Ｉから各電池セル１１のＯＣＶが推定される。そして、組電池１０の放電中に、各電池セル１１のＯＣＶのうち、最小のＯＣＶとそれ以外のＯＣＶとの差ΔＶａが、閾値Ｖｔａよりも大きくなった場合に、ＯＣＶ−ＳＯＣ特性を示す曲線において、平坦な領域から急峻な領域へ移行したことが検出される。そして、最小のＯＣＶよりも閾値Ｖｔａを超えて大きいＯＣＶの電池セル１１が放電される。

よって、各電池セル１１のＳＯＣのばらつきが検出された場合に、最小のＯＣＶよりも閾値Ｖｔａを超えて大きいＯＣＶの電池セル１１のＳＯＣを、最小のＯＣＶの電池セル１１のＳＯＣに近づけることができる。ひいては、ｎ個の電池セル１１間において、最小のＳＯＣと最大のＳＯＣとの差を小さくし、ＳＯＣのばらつきを低減できる。

・組電池１０の充電中に、各電池セル１１のＣＣＶ及び充放電電流Ｉから各電池セル１１のＯＣＶが推定される。そして、組電池１０の充電中に、各電池セル１１のＯＣＶのうち、最大のＯＣＶとそれ以外のＯＣＶとの差ΔＶｂが、閾値Ｖｔｂよりも大きくなった場合に、ＯＣＶ−ＳＯＣ特性を示す曲線において、平坦な領域から急峻な領域へ移行したことが検出され、最大のＯＣＶの電池セル１１が放電される。

よって、各電池セル１１のＳＯＣのばらつきが検出された際に、最大のＯＣＶの電池セル１１の容量を、それ以外の電池セル１１のＳＯＣに近づけることができる。ひいては、ｎ個の電池セル１１間において、最小のＳＯＣと最大のＳＯＣとの差を小さくし、ＳＯＣのばらつきを低減できる。

・ｎ個の電池セル１１間におけるＳＯＣのばらつきの許容量Ｘ、及びＯＣＶ−ＳＯＣ特性に基づいて、ｎ個の電池セル１１間におけるＯＣＶの差ΔＶａ，ΔＶｂの閾値Ｖｔａ，Ｖｔｂが算出される。これにより、許容量Ｘを超えるＳＯＣのばらつきが発生した場合に、電池セル１１のＳＯＣの均等化処理が実行される。したがって、ｎ個の電池セル１１のＳＯＣのばらつきを、許容量Ｘ以内に抑制することができる。

・ｎ個の電池セル１１間において発生しうるＳＯＣのばらつきΔＣが推定され、推定されたばらつきΔＣを均等化電流Ｉｅで除して、均等化時間Ｔｅが算出される。すなわち、発生しうるＳＯＣのばらつきΔＣを、均等化処理により解消する均等化時間Ｔｅが算出される。そして、算出された均等化時間Ｔｅの間、均等化処理が実行される。よって、ｎ個の電池セル１１の容量のばらつきを、確実に低減することができる。

・各電池セル１１のＳＯＣのばらつきΔＣは、主に自己放電電流のばらつきと、監視ＩＣ２５の各チャンネルの消費電流のばらつきとから生じる。そこで、ｎ個の電池セル１１間における自己放電電流のばらつきと、監視ＩＣ２５による消費電流のばらつきとが加算された値に、前回ＳＯＣのばらつきが検出されてから、今回ＳＯＣのばらつきが検出されるまでの経過時間Ｔｐが積算される。これにより、前回ＳＯＣのばらつきが検出されてから、今回ＳＯＣのばらつきが検出されるまで、すなわち前回均等化処理が実行されてから、今回ＳＯＣのばらつきが検出されるまでの間に、発生しうるＳＯＣのばらつきΔＣを推定できる。

・各電池セル１１のＣＣＶ及び充放電電流Ｉと、マップデータとから、各電池セル１１の内部抵抗Ｒｉが算出される。そして、各電池セル１１のＣＣＶ、充放電電流Ｉ、及び算出された内部抵抗Ｒｉを用いて、各電池セル１１のＯＣＶを推定できる。

・監視装置２０が、スイッチＳＷを閉状態にすることにより、均等化回路３０に均等化処理を実行させることができる。

（他の実施形態）
・監視装置２０は、各電池セル１１の電圧、及び充放電電流Ｉに加えて、各電池セル１１の温度を監視するようにしてもよい。そして、各電池セル１１のＣＣＶ、充放電電流Ｉ、及び温度との対応関係を示すマップデータを参照して、各電池セル１１の内部抵抗Ｒｉを算出してもよい。

・均等化回路３０は、均等化処理により電池セル１１から放電された電力を、他の電池セル１１に充電させるアクティブ方式の均等化回路でもよい。アクティブ方式の均等化回路の場合は、例えば、組電池１０の放電中に均等化処理を実行する場合は、放電された電力を最小のＯＣＶの電池セル１１に充電させる。また、組電池１０の充電中に均等化処理を実行する場合は、放電された電力を、最大のＯＣＶよりも閾値Ｖｔｂを超えて小さいＯＣＶの電池セル１１に充電させる。

・均等化処理の処理時間は、推定したＳＯＣのばらつきΔＣに応じて、予め設定されている時間としてもよい。

・均等化処理の処理時間は、経過時間Ｔｐに応じて予め設定されている時間としてもよい。

１０…組電池、１１…電池セル、２０…監視装置、２１…ＯＣＶ推定部、２２…検出部、２３…時間算出部、３０…均等化回路。

Claims (11)

1. 複数の電池セル（１１）が互いに直列に接続された組電池（１０）の均等化を行う組電池の均等化装置であって、
   前記電池セルは、容量と開回路電圧との対応関係において、前記容量に対する前記電圧の変化量が所定量よりも小さい領域が、所定領域よりも長い特性を有し、
   前記組電池に含まれる各電池セルの状態を監視する監視部（２０）と、
   各電池セルの前記容量のばらつきを低減する均等化処理を実行する均等化部（３０）と、を備え、
   前記監視部は、各電池セルの開回路電圧のいずれかが、前記変化量が所定量よりも小さい領域から前記変化量が所定量よりも大きい領域へ移行したことを検出する検出部（２２）を含み、前記検出部により前記移行したことが検出された場合に、前記均等化部に前記均等化処理を実行させることを特徴とする組電池の均等化装置。
2. 前記監視部は、前記組電池の放電中に、前記各電池セルの状態から各電池セルの開回路電圧を推定する推定部（２１）を含み、
   前記検出部は、前記組電池の放電中に、前記推定部により推定された各電池セルの前記電圧のうち、最小の前記電圧と、それ以外の前記電圧との差の絶対値が閾値よりも大きくなった場合に、前記移行したことを検出し、
   前記均等化部は、前記均等化処理として、最小の前記電圧よりも前記閾値を超えて大きい前記電圧の電池セルを放電させる請求項１に記載の組電池の均等化装置。
3. 前記監視部は、前記組電池の充電中に、各電池セルの状態から各電池セルの開回路電圧を推定する推定部を含み、
   前記検出部は、前記組電池の充電中に、前記推定部により推定された各電池セルの前記電圧のうち、最大の前記電圧と、それ以外の前記電圧との差の絶対値が閾値よりも大きくなった場合に、前記移行したことを検出し、
   前記均等化部は、前記均等化処理として、最大の前記電圧の電池セルを放電させる請求項１又は２に記載の組電池の均等化装置。
4. 前記検出部は、前記複数の電池セル間における前記容量のばらつきの許容量、及び前記対応関係に基づき、前記閾値を算出する請求項２又は３に記載の組電池の均等化装置。
5. 前記監視部は、前記複数の電池セル間において発生しうる前記容量のばらつきを推定し、推定した前記ばらつきを、前記均等化処理を行う際に前記均等化部に流れる均等化電流で除して、前記均等化処理の処理時間を算出する時間算出部（２３）を含み、前記時間算出部により算出された前記処理時間の間、前記均等化部に前記均等化処理を実行させる請求項２〜４のいずれかに記載の組電池の均等化装置。
6. 前記時間算出部は、前記複数の電池セル間における自己放電電流のばらつきと、前記複数の電池セル間における前記監視部による消費電流のばらつきとを加算した値に、前記検出部により前回前記移行したことが検出されてから今回前記移行したことが検出されるまでの経過時間を積算して、前記容量のばらつきを推定する請求項５に記載の組電池の均等化装置。
7. 前記各電池セルの状態は、各電池セルの閉回路電圧及び各電池セルを流れる充放電電流を含み、
   前記推定部は、検出した各電池セルの状態と内部抵抗との対応を示すマップデータを参照して、各電池セルの内部抵抗を算出するとともに、前記閉回路電圧、前記充放電電流、及び算出した前記内部抵抗を用いて前記開回路電圧を推定する請求項２〜６のいずれかに記載の組電池の均等化装置。
8. 前記均等化部は、前記複数の電池セルのそれぞれに接続された抵抗、及び、前記電池セルと前記抵抗との接続を開閉するスイッチを備え、
   前記監視部は、前記スイッチの開閉を制御する請求項１〜７のいずれかに記載の組電池の均等化装置。
9. 複数の電池セルが互いに直列に接続された組電池の均等化を行う組電池の均等化方法であって、
   前記電池セルは、容量と開回路電圧との対応関係において、前記容量に対する前記電圧の変化量が所定量よりも小さい領域が、所定領域よりも長い特性を有し、
   前記組電池に含まれる各電池セルの状態を監視する監視工程と、
   前記各電池セルの前記容量のばらつきを低減する均等化工程と、を備え、
   前記監視工程は、各電池セルの開回路電圧のいずれかが、前記変化量が所定量よりも小さい領域から前記変化量が所定量よりも大きい領域へ移行したことを検出する検出工程を含み、
   前記均等化工程は、前記検出工程において前記移行したことが検出された場合に実行されることを特徴とする組電池の均等化方法。
10. 前記監視工程は、前記組電池の放電中に、前記各電池セルの状態から各電池セルの前記開回路電圧を推定する推定工程を含み、
    前記検出工程は、前記組電池の放電中に、前記推定工程において推定された各電池セルの前記電圧のうち、最小の前記電圧と、それ以外の前記電圧との差が閾値よりも大きくなった場合に、前記移行したことを検出し、
    前記均等化工程は、最小の前記電圧よりも前記閾値を超えて大きい前記電圧の電池セルを放電させる請求項９に記載の組電池の均等化方法。
11. 前記監視工程は、前記組電池の充電中に、前記各電池セルの状態から各電池セルの前記開回路電圧を推定する推定工程を含み、
    前記検出工程は、前記組電池の充電中に、前記推定工程において推定された各電池セルの前記電圧のうち、最大の前記電圧と、それ以外の前記電圧との差が閾値よりも大きくなった場合に、前記移行したことを検出し、
    前記均等化工程は、最大の前記電圧の電池セルを放電させる請求項９又は１０に記載の組電池の均等化方法。

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