JP2016025782A - 容量均等化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容量均等化装置において、放電対象とする電池セルの組み合わせの自由度を向上させる。
【解決手段】電池セル１１が直列接続されることで構成される組電池１０に適用され、電池セル１１の残存容量を均等化させる容量均等化装置２０であって、組電池１０は、各々隣り合う２以上の電池セル１１からなる複数のブロックＢＬを有し、ブロックＢＬごとに設けられ、ブロックＢＬの各電池セル１１と第１スイッチＳＷａを介して並列接続されることで充電されるとともに、第２スイッチＳＷｂを介して互いに直列接続される第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３と、直列接続される第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３と第３スイッチＳＷｃ１ｐ，ＳＷｃ３ｎを介して並列接続されることで充電されるとともに、電池セル１１と第１スイッチＳＷａ及び第３スイッチＳＷｃを介して並列接続されることでその電池セル１１を充電する第２コンデンサＣ２と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、組電池を構成する二次電池の残存容量を均等化する容量均等化装置に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車では、複数の二次電池（電池セル）を直列に接続し、出力電圧を高電圧化した組電池が用いられている。このような組電池では、充放電を繰り返すと、各電池セルの残存容量にばらつきが生じる。組電池における充放電を実施する場合、各電池セルの過放電及び過充電を回避するため、複数の電池セルのそれぞれの残存容量のうち最小又は最大のものに応じて、組電池の充放電を停止しなければならない。各電池セルの残存容量のばらつきが大きいと使用可能な電池容量が低下するため、各電池セルの残存容量を均等化する必要がある。

各電池セルの残存容量を均等化する方法として、組電池の備える電池セルをブロックに区分けする方法が知られている。例えば、特許文献１に記載の技術では、各ブロックにおいて、残存容量の大きい電池セル（又はその電池セルを含みこれに隣接する適当数の電池セル）から残存容量の小さい電池セル（又はその電池セルを含みこれに隣接する適当数の電池セル）に対して充電を行うことで、そのブロックにおける残存容量のばらつきを低減する。さらに、最も残存容量の大きいブロックの最も残存容量の大きい電池セル（又はその電池セルを含みこれに隣接する適当数の電池セル）から、最も残存容量の小さいブロックの最も残存容量の小さい電池セル（又はその電池セルを含みこれに隣接する適当数の電池セル）に対する放電を実施することで、組電池全体での残存容量のばらつきを低減する。

特開２０１０−１８３７６６号公報

上記技術において、放電対象とされる電池セルは、残存容量の大きい電池セル（又はその電池セルを含みこれに隣接する適当数の電池セル）である。つまり、複数の電池セルから放電を行う場合、その電池セルは隣接している（直列接続されている）必要があり、放電対象とする電池セルの組み合わせに制限がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、容量均等化装置において、放電対象とする電池セルの組み合わせの自由度を向上させることを主たる目的とする。

本発明は、複数の電池セル（１１）が直列接続されることで構成される組電池（１０）に適用され、前記複数の電池セルの残存容量を均等化させる容量均等化装置（２０）であって、前記組電池は、各々隣り合う２以上の電池セルからなる複数のブロック（ＢＬ）を有し、前記複数のブロックごとに設けられ、そのブロックの各電池セルと第１接続手段（ＳＷａ）を介してそれぞれ並列接続されることで充電されるとともに、第２接続手段（ＳＷｂ）を介して互いに直列接続される複数の第１コンデンサ（Ｃ１１〜Ｃ１３）と、前記直列接続される複数の第１コンデンサと第３接続手段（ＳＷｃ１ｐ，ＳＷｃ３ｎ）を介して並列接続されることで充電されるとともに、前記電池セルと第４接続手段（ＳＷａ，ＳＷｃ）を介して並列接続されることでその電池セルを充電する第２コンデンサ（Ｃ２）と、を備えることを特徴とする。

組電池の電池セルをブロックに区分けするとともに、そのブロックごとに第１コンデンサを設ける構成とした。第１コンデンサとそのブロックの電池セルとを並列接続し、そのブロックの電池セルから第１コンデンサに対し充電を行うことを可能にした。さらに、複数の第１コンデンサを直列接続し、その直列接続された複数の第１コンデンサと第２コンデンサとを並列接続する。このように接続を行うと、第１コンデンサに充電された各ブロックの電池セルの電荷が同時に第２コンデンサに充電されることになる。そして、第２コンデンサに充電された電荷を用いて電池セルを充電することで、高効率かつ高速に均等化放電を実施することが可能になる。

さらに上記の構成によれば、複数の電池セルを放電対象とする場合に、その放電対象とされた電池セルが互いに隣接していなくとも異なるブロックに属していれば、その放電対象とされた電池セルから第１コンデンサに同時に充電することができる。つまり、複数の電池セルを放電対象としつつ、放電対象とする電池セルの組み合わせの自由度を向上させることができる。

第１実施形態の電気的構成図。 残存容量均等化処理におけるスイッチの状態を表す図。 残存容量均等化処理におけるスイッチの状態を表す図。 残存容量均等化処理におけるスイッチの状態を表す図。 第１実施形態の残存容量均等化処理を表すフローチャート。 第２実施形態の残存容量均等化処理を表すフローチャート。

（第１実施形態）
図１に本実施形態における組電池１０及び組電池１０に適用される容量均等化装置２０の電気的構成図を示す。

組電池１０は、電池セル１１の直列接続体として構成されている。なお、本実施形態の各電池セル１１は、リチウムイオン二次電池により構成されている。

組電池１０は、各々隣り合う電池セル１１ごとに区分された複数のブロックＢＬ１〜ＢＬ３を構成する。ここで、電池セル１１を、電池セルＢｉｊ（ｉ＝１，２，３；ｊ＝１，２，３）とも記載する。指標ｉは、その電池セル１１がどのブロックＢＬ１〜ＢＬ３に属しているのかを表し、指標ｊは組電池１０としての正極に近い側の電池セル１１から１，２，３として表す。電池セルＢ１１〜Ｂ１３がブロックＢＬ１に属し、電池セルＢ２１〜Ｂ２３がブロックＢＬ２に属し、電池セルＢ３１〜Ｂ３３がブロックＢＬ３に属する。

電池セル１１の両端子にはそれぞれ電圧センサＶが接続されている。容量均等化装置２０の制御部２１は、電池セル１１に電流が流れていない状態での端子間電圧（開放端電圧）を電圧センサＶから取得する。電池セル１１の開放端電圧と残存容量との間には１対１の関係がある。そこで、制御部２１は、電池セル１１の開放端電圧と、開放端電圧−残存容量特性を表すマップとを用いて、電池セル１１の残存容量をそれぞれ算出する。

本実施形態の容量均等化装置２０は、ブロックＢＬ１〜ＢＬ３ごとに第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３を備えている。第１コンデンサＣ１１は、電池セルＢ１１〜Ｂ１３の正極と第１スイッチＳＷａ１１ｐ〜ＳＷａ１３ｐを介してそれぞれ接続され、電池セルＢ１１〜Ｂ１３の負極とＳＷａ１１ｎ〜ＳＷａ１３ｎを介してそれぞれ接続されている。同様に、第１コンデンサＣ１２は、電池セルＢ２１〜Ｂ２３の正極と第１スイッチＳＷａ２１ｐ〜ＳＷａ２３ｐを介してそれぞれ接続され、電池セルＢ２１〜２３の負極と第１スイッチＳＷａ２１ｎ〜ＳＷａ２３ｎを介してそれぞれ接続されている。また、第１コンデンサＣ１３は、電池セルＢ３１〜Ｂ３３の正極と第１スイッチＳＷａ３１ｐ〜ＳＷａ３３ｐを介してそれぞれ接続され、電池セルＢ３１〜Ｂ３３の負極と第１スイッチＳＷａ３１ｎ〜ＳＷａ３３ｎを介してそれぞれ接続されている。

また、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３は、第２スイッチＳＷｂ１，ＳＷｂ２を介して互いに接続されている。第２スイッチＳＷｂ１，ＳＷｂ２を共にオン状態にすることで、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３を直列接続することができる。

また、容量均等化装置２０は、組電池１０に対し１つの第２コンデンサＣ２を備えている。第２コンデンサＣ２は、第３スイッチＳＷｃ１ｐ〜ＳＷｃ３ｐ，ＳＷｃ１ｎ〜ＳＷｃ３ｎを介して第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３とそれぞれ接続されている。第２スイッチＳＷｂ１，ＳＷｂ２をオン状態にした上で、第３スイッチのうち第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の直列接続体の両端となるＳＷｃ１ｐ，ＳＷｃ３ｎを共にオン状態にすることで、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の直列接続体と第２コンデンサＣ２とを並列接続することができる。

また、例えば、第１スイッチＳＷａ１１ｐ，ＳＷａ１１ｎをそれぞれオン状態とし、第３スイッチＳＷｃ１ｐ，ＳＷｃ１ｎをそれぞれオン状態とすると、第２コンデンサＣ２と電池セルＢ１１とを並列接続することができる。

以下、第１スイッチの任意のものを表す場合に第１スイッチＳＷａと記載し、第２スイッチの任意のものを表す場合に第２スイッチＳＷｂと記載し、第３スイッチの任意のものを表す場合に第３スイッチＳＷｃと記載する。

本実施形態における制御部２１は、第１スイッチＳＷａ、第２スイッチＳＷｂ、及び、第３スイッチＳＷｃを制御することで、電池セル１１の残存容量の均等化を実施する。以下、図２〜４を用いて、その具体的方法を述べる。

放電選択手段としての制御部２１は、各ブロックＢＬ１〜ＢＬ３において残存容量の最大の電池セル１１を放電対象として選択する。また、充電選択手段としての制御部２１は、組電池１０を構成する全ての電池セル１１のうち残存容量の最小の電池セル１１を充電対象として選択する。以下の説明では、電池セルＢ１１，Ｂ２２，Ｂ３３が放電対象として選択され、電池セルＢ３１が充電対象として選択されたとする。

次に、放電実施手段としての制御部２１は、図２に示すように、放電対象として選択した電池セルＢ１１の両端に接続される第１スイッチＳＷａ１１ｐ，ＳＷａ１１ｎ（第１接続手段）をオン状態（導通状態）にする。第１スイッチＳＷａ１１ｐ，ＳＷａ１１ｎをオン状態にすることで、電池セルＢ１１から、電池セルＢ１１の属するブロックＢＬ１における第１コンデンサＣ１１に対する放電を実施する。同様に、第１スイッチＳＷａ２２ｐ，ＳＷａ２２ｎ（第１接続手段）をオン状態にすることで電池セルＢ２２から第１コンデンサＣ１２に対する放電を実施し、第１スイッチＳＷａ３３ｐ，ＳＷａ３３ｎ（第１接続手段）をオン状態にすることで電池セルＢ３３から第１コンデンサＣ１３に対する放電を実施する。

次に、電荷移動手段としての制御部２１は、図３に示すように、第２スイッチＳＷｂ１，ＳＷｂ２（第２接続手段）をそれぞれオン状態にする。これにより、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に電荷が充電されている状態で直列接続される。そして、第３スイッチのうち、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の直列接続体の両端のものＳＷｃ１ｐ，ＳＷｃ３ｎ（第３接続手段）をオン状態にする。これにより、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の直列接続体と第２コンデンサＣ２とが並列状態とされ、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の電荷が第２コンデンサＣ２に移動する。

次に、図４に示すように、充電実施手段としての制御部２１は、第２コンデンサＣ２と充電対象の電池セルＢ３１とを並列接続するために、第１スイッチＳＷａ３１ｐ，ＳＷａ３１ｎ及び第３スイッチＳＷｃ３ｐ，ＳＷｃ３ｎ（第４接続手段）をオン状態にする。これにより、第２コンデンサＣ２に充電された電荷によって電池セルＢ３１が充電される。

このように制御部２１が、第１スイッチＳＷａ、第２スイッチＳＷｂ、及び、第３スイッチＳＷｃを制御することで、放電対象として選択された電池セルＢ１１，Ｂ２２，Ｂ３３の放電を実施し、その電荷を充電対象として選択された電池セルＢ３１に対して充電することができる。

図５に残存容量の均等化処理を表すフローチャートを示す。本処理は、制御手段としての制御部２１によって、組電池１０と組電池１０外部との充放電が実施されていないことを条件として実施される。

ステップＳ１１において、電圧センサＶから各電池セル１１の開放端電圧を取得する。ステップＳ１２において、取得した各電池セル１１の開放端電圧と、開放端電圧−残存容量特性を表すマップとに基づいて、各電池セル１１の残存容量を算出する。ステップＳ１３において、各電池セル１１の残存容量のばらつきが所定値以上か否かを判定する。ここで、電池セル１１の残存容量のばらつきは、電池セル１１の残存容量の最大値と最小値との差により算出される。なお、残存容量のばらつきとして、電池セル１１の残存容量の分散や標準偏差などを用いてもよい。電池セル１１の残存容量のばらつきが所定値未満である場合（Ｓ１３：ＮＯ）、残存容量の均等化を行う必要がないと判定し、ステップＳ１４以降の電池セル１１の充放電処理を行うことなく処理を終了する。

電池セル１１の残存容量のばらつきが所定値以上である場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４において、ブロックＢＬ１〜ＢＬ３ごとに、残存容量が最大の電池セル１１をそれぞれ放電対象として選択する。そして、ステップＳ１５において、その放電対象として選択された各電池セル１１の両極の第１スイッチＳＷａをそれぞれオン状態にすることで、放電対象として選択された各電池セル１１から第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に対する放電をそれぞれ実施する。

ステップＳ１６において、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の充電が完了するまで待機する。この待機時間は、第１スイッチＳＷａのオン抵抗及び電池セル１１の内部抵抗の大きさ、並びに、電池セル１１の静電容量成分及び第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の静電容量によって定まる時定数に基づき設定される。なお、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の充電の完了は、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の端子間電圧や、電池セル１１から第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に流れる電流に基づいて判定してもよい。

第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の充電が完了したと判定されると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７において、放電対象として選択された各電池セル１１の両極の第１スイッチＳＷａをオフ状態にすることで、放電対象として選択された各電池セル１１から各第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に対する放電を停止する。

ステップＳ１８において、第２スイッチＳＷｂを全てオン状態にすることで、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３を直列接続させる。次にステップＳ１９において、第３スイッチＳＷｃのうち第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の直列接続体の両端のもの（ＳＷｃ１ｐ，ＳＷｃ３ｎ）をオン状態にする。

ステップＳ２０において、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の直列接続体から第２コンデンサＣ２への電荷の移動が完了するまで待機する。この待機時間は、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３及び第２コンデンサＣ２の静電容量、並びに、第２スイッチＳＷｂ及び第３スイッチＳＷｃのオン抵抗によって定まる時定数に基づき設定される。なお、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３から第２コンデンサＣ２への電荷の移動の完了は、第２コンデンサＣ２の端子間電圧や、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３から第２コンデンサＣ２に流れる電流に基づいて判定してもよい。

第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３から第２コンデンサＣ２への電荷の移動が完了したと判定されると（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ステップＳ２１において、第２スイッチＳＷｂの全て及び第３スイッチＳＷｃ１ｐ，ＳＷｃ３ｎをオフ状態にする。

次にステップＳ２２において、全電池セル１１のうち残存容量が最小のものを充電対象として選択する。そして、ステップＳ２３において、充電対象として選択された電池セル１１の両極の第１スイッチＳＷａ、及び、充電対象として選択された電池セル１１の属するブロックＢＬの両端の第３スイッチＳＷｃをともにオン状態にする。これにより、第２コンデンサＣ２から充電対象の電池セル１１に対して充電を実施する。

ステップＳ２４において、第２コンデンサＣ２から充電対象の電池セル１１への充電が完了するまで待機する。この待機時間は、第１スイッチＳＷａ及び第３スイッチＳＷｃのオン抵抗及び充電対象の電池セル１１の内部抵抗の大きさ、並びに、第２コンデンサＣ２及び充電対象の電池セル１１が属するブロックＢＬの第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の静電容量、及び、充電対象の電池セル１１の静電容量成分によって定まる時定数に基づき設定される。なお、充電対象の電池セル１１への充電の完了は、その電池セル１１の端子間電圧に基づいて判定してもよい。

第２コンデンサＣ２から充電対象の電池セル１１に対する充電が完了したと判定されると（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２５において、充電対象の電池セル１１の両極の第１スイッチＳＷａ、及び、充電対象の電池セル１１の属するブロックＢＬの両端の第３スイッチＳＷｃをともにオフ状態にする。これにより、第２コンデンサＣ２から充電対象の電池セル１１への充電が停止される。

次に、ステップＳ２６において、第３スイッチＳＷｃを全てオン状態にすることで、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３のそれぞれと第２コンデンサＣ２とを並列接続する。これにより、第２コンデンサＣ２から充電対象の電池セル１１に充電を行う際に、充電対象の電池セル１１の属するブロックＢＬの第１コンデンサに充電された電荷、及び、第２コンデンサＣ２に充電されている電荷が、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３及び第２コンデンサＣ２へ分散される。

ステップＳ２７において、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３及び第２コンデンサＣ２間での電荷の分散が完了するまで待機する。第１コンデンサ及び第２コンデンサＣ２間での電荷の分散が完了したと判定されると（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ステップＳ２８において、第３スイッチＳＷｃを全てオフ状態にし、ステップＳ１１以降の処理を再度実施する。

以下、本実施形態における効果を記載する。

組電池１０の電池セル１１をブロックＢＬ１〜ＢＬ３に区分けするとともに、そのブロックＢＬ１〜ＢＬ３ごとに第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３を設ける構成とした。第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３とそのブロックＢＬの電池セル１１とを並列接続し、そのブロックＢＬの電池セル１１から第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に対し充電を行うことを可能にした。さらに、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３を直列接続し、その直列接続された第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３と第２コンデンサＣ２とを並列接続する。このように接続を行うと、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に充電された各ブロックＢＬ１〜ＢＬ３の電池セル１１の電荷が同時に第２コンデンサＣ２に移動することになる。そして、第２コンデンサＣ２に充電された電荷を用いて電池セル１１を充電することで、高効率かつ高速に均等化放電を実施することが可能になる。

さらに上記の構成によれば、複数の電池セル１１を放電対象とする場合に、その放電対象とされた電池セル１１が互いに隣接していなくとも異なるブロックＢＬに属していれば、その放電対象とされた電池セル１１から第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に同時に充電することができる。つまり、複数の電池セル１１を放電対象としつつ、放電対象とする電池セル１１の組み合わせの自由度を向上させることができる。

充電実施手段としての制御部２１は、第２コンデンサＣ２から充電対象の電池セル１１の充電を行う際に、第４接続手段としての第１スイッチＳＷａ及び第３スイッチＳＷｃをオン状態にすることで、第２コンデンサＣ２と充電対象の電池セル１１とを並列接続する構成とした。このように、放電対象の電池セル１１から第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３への接続手段（第１スイッチＳＷａ）と、第２コンデンサＣ２から充電対象の電池セル１１への接続手段の一部とを兼用することで、部品点数の増加を抑制することができる。

ここで、充電対象の電池セル１１の充電時において、充電対象の電池セル１１と、充電対象の電池セル１１の属するブロックＢＬの第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３とは第１スイッチＳＷａを介して並列接続されることになる。このため、充電対象の電池セル１１の属するブロックＢＬの第１コンデンサが充電されることになり、次回、放電対象の電池セル１１から第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に対する放電を実施する場合に、充分に放電が実施できないことになる。そこで、分散手段としての制御部２１は、充電対象の電池セル１１の充電後において、第３スイッチＳＷｃ（第５接続手段）を制御し、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３と、第２コンデンサＣ２とをそれぞれ並列接続する。第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３及び第２コンデンサＣ２を並列接続することで、コンデンサＣ１１〜Ｃ１３，Ｃ２にそれぞれ充電されている電荷を均等化し、充電対象の電池セル１１の属するブロックＢＬの第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に充電された電荷を分散することができる。この電荷の分散により、次回、放電対象の電池セル１１から第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に対する放電を実施する場合に、充分に放電が実施できない状況を抑制することが可能になる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、ブロックＢＬ１〜ＢＬ３ごとに１の電池セル１１を放電対象として選択し、組電池１０のうち１の電池セル１１を充電対象として選択する構成とした。第２実施形態では、これを変更する。

具体的には、全電池セル１１の残存容量の平均値を基準値とする。そして、その基準値より残存容量の大きい電池セル１１が同一のブロックＢＬにおいて隣接している場合に、その隣接している電池セル１１を一群の放電対象として選択する構成とする。これにより、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に対して複数個の電池セル１１の電荷が印加されることになり、より多くの電荷を第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に充電することができる。その第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に充電された電荷を第２コンデンサＣ２を介して充電対象の電池セル１１に充電することで、より高速に均等化処理を実施することが可能になる。

また、基準値より残存容量の大きい電池セル１１がブロックＢＬ内に存在しない場合、そのブロックＢＬにおいて放電対象の選択を行わない構成とする。基準値は、均等化処理における各電池セル１１の残存容量の目標値に相当するため、残存容量が目標値より低い電池セル１１から放電が行われることを抑制し、より適切に均等化処理を実施することが可能になる。

また、残存容量が最小の電池セル１１と基準値より残存容量の小さい電池セル１１とが同一のブロックＢＬにおいて隣接している場合に、残存容量が最小の電池セル１１及びその隣接している電池セル１１を一群の充電対象として選択する。これにより、複数個の電池セル１１に対して同時に充電することが可能になり、より高速に均等化処理を実施することが可能になる。

図６に第２実施形態における残存容量の均等化処理を表すフローチャートを示す。本処理は、制御手段としての制御部２１によって、組電池１０と組電池１０外部との充放電が実施されていないことを条件として実施される。以下、第１実施形態と異なる処理についての説明を行う。

第２実施形態では、第１実施形態のステップＳ１４，Ｓ１５の処理に代えて、下記のステップＳ３１〜Ｓ３３の処理を行うとともに、ステップＳ１７に代えて下記のステップＳ３４の処理を行う。電池セル１１の残存容量のばらつきが所定値以上である場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ３１において、全電池セル１１の残存容量の平均値を基準値として算出する。ステップＳ３２において、ブロックＢＬごとに、残存容量が基準値を超える電池セル１１であって隣接するものを一群の放電対象として選択する。また、同一のブロックＢＬにおいて、残存容量が基準値を超える電池セル１１が隣接しない場合は、そのブロックＢＬにおいて残存容量が最大の電池セル１１を一群の放電対象として選択する。また、残存容量が基準値を超える電池セル１１が存在しないブロックＢＬにおいては放電対象の選択を行わない。

ステップＳ３３において、一群の放電対象として選択された電池セル１１の両端の第１スイッチＳＷａをオン状態にすることで、一群の放電対象として選択された電池セル１１から第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に対する放電を実施する。そして、ステップＳ１６において、第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の充電が完了するまで待機する。第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３の充電が完了したと判定されると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ３４において、一群の放電対象として選択された電池セル１１の両端の第１スイッチＳＷａをオフ状態にする。これにより、一群の放電対象として選択された各電池セル１１から各第１コンデンサＣ１１〜Ｃ１３に対する放電を停止する。

また、第２実施形態では、第１実施形態のステップＳ２２〜Ｓ２５に代えて、下記のステップＳ３５〜Ｓ３８を行う。ステップＳ２１の後、ステップＳ３５において、残存容量が最小の電池セル１１、及び、その電池セル１１と同一のブロックＢＬにおいて、その電池セル１１に隣接する基準値より残存容量の小さい電池セル１１を一群の充電対象として選択する。また、同一のブロックＢＬにおいて、残存容量が最小の電池セル１１と隣接する基準値より残存容量の小さい電池セル１１が存在しない場合は、残存容量が最小の電池セル１１のみを一群の充電対象として選択する。

ステップＳ３６において、一群の充電対象として選択された電池セル１１の両端の第１スイッチＳＷａ、及び、一群の充電対象として選択された電池セル１１の属するブロックＢＬの両端の第３スイッチＳＷｃをともにオン状態にする。これにより、第２コンデンサＣ２から充電対象の一群の電池セル１１に対して充電を実施する。ステップＳ３７において、第２コンデンサＣ２から一群の充電対象の電池セル１１への充電が完了するまで待機する。

第２コンデンサＣ２から一群の充電対象の電池セル１１に対する充電が完了したと判定されると（Ｓ３７：ＹＥＳ）、ステップＳ３８において、一群の充電対象の電池セル１１の両端の第１スイッチＳＷａ、及び、充電対象の電池セル１１の属するブロックＢＬの両端の第３スイッチＳＷｃをともにオフ状態にする。これにより、第２コンデンサＣ２から一群の充電対象の電池セル１１への充電が停止される。

（他の実施形態）
・上記実施形態では、第２コンデンサＣ２から充電対象として選択された電池セル１１に対して充電を実施する際、その電池セル１１に対応する第１スイッチＳＷａ及び第３スイッチＳＷｃをオン状態にすることで並列接続する構成としたがこれを変更してもよい。例えば、第２コンデンサＣ２と全電池セル１１とをそれぞれ並列接続するように配線を設け、その配線上に第４接続手段としての第４スイッチを設ける構成としてもよい。

・上記実施形態では、組電池１０は３つのブロックＢＬから構成され、また、各ブロックＢＬ１〜ＢＬ３はそれぞれ３つの電池セル１１から構成されるものとしたが、これを変更してもよい。組電池は少なくとも２以上のブロックから構成されるものであればよく、また、各ブロックは２以上の電池セルから構成されるものであればよい。

・電池セルは、リチウムイオン蓄電池以外の他の二次電池（例えば、ニッケル水素蓄電池）により構成されていてもよい。

・上記実施形態では、開放端電圧と、開放端電圧−残存容量特性を表すマップとを用いて各電池セル１１の残存容量を算出する構成としたがこれを変更してもよい。例えば、開放端電圧から残存容量を算出することなく、残存容量を表す指標として開放端電圧を用いてもよい。また、開放端電圧から充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出し、充電率を残存容量として用いてもよい。また、各電池セル１１に流れる電流を検出し、その検出値を積算することで各電池セル１１の残存容量を算出する構成としてもよい。

また、組電池１０を構成する電池セル１１は、直列接続されているため、各電池セル１１に流れる電流は等しい。そのため、電池セル１１の内部抵抗を等しいとみなすと、電池セル１１間における端子間電圧の差異が、電池セル１１間における開放端電圧の差異に相当することになる。そこで、電池セル１１の残存容量を表す指標として端子間電圧を用いてもよい。この場合、電池セル１１に電流が流れている場合においても均等化処理が可能になる。

・図５，６に示す残像容量均等化処理において、ステップＳ２６〜Ｓ２８の処理は省略してもよい。

１０…組電池、１１…電池セル、２０…容量均等化装置、ＢＬ…ブロック、Ｃ１１〜Ｃ１３…第１コンデンサ、Ｃ２…第２コンデンサ、ＳＷａ…第１スイッチ（第１接続手段、第４接続手段）、ＳＷｂ…第２スイッチ（第２接続手段）、ＳＷｃ…第３スイッチ（第３接続手段、第４接続手段）。

Claims (6)

1. 複数の電池セル（１１）が直列接続されることで構成される組電池（１０）に適用され、前記複数の電池セルの残存容量を均等化させる容量均等化装置（２０）であって、
   前記組電池は、各々隣り合う２以上の電池セルからなる複数のブロック（ＢＬ）を有し、
   前記複数のブロックごとに設けられ、そのブロックの各電池セルと第１接続手段（ＳＷａ）を介してそれぞれ並列接続されることで充電されるとともに、第２接続手段（ＳＷｂ）を介して互いに直列接続される複数の第１コンデンサ（Ｃ１１〜Ｃ１３）と、
   前記直列接続される複数の第１コンデンサと第３接続手段（ＳＷｃ１ｐ，ＳＷｃ３ｎ）を介して並列接続されることで充電されるとともに、前記電池セルと第４接続手段（ＳＷａ，ＳＷｃ）を介して並列接続されることでその電池セルを充電する第２コンデンサ（Ｃ２）と、
   を備えることを特徴とする容量均等化装置。
2. 前記第１〜第４接続手段を制御する制御手段（２１）を備え、
   前記制御手段は、
   放電対象となる前記電池セルを前記ブロックごとに選択する放電選択手段と、
   充電対象となる前記電池セルを選択する充電選択手段と、
   前記放電選択手段により放電対象として選択された電池セルと前記第１コンデンサとが導通状態となるように前記第１接続手段を制御し、その放電対象として選択された電池セルからその第１コンデンサに対して放電を実施する放電実施手段と、
   前記複数の第１コンデンサが互いに直列接続されるように前記第２接続手段を制御するとともに、その直列接続された複数の第１コンデンサと前記第２コンデンサとが導通状態となるように前記第３接続手段を制御し、前記放電実施手段により前記放電対象の電池セルから前記複数の第１コンデンサに充電された電荷を前記第２コンデンサに移動させる電荷移動手段と、
   前記充電選択手段により充電対象として選択された電池セルと前記第２コンデンサとが導通状態となるように前記第４接続手段を制御し、前記電荷移動手段により前記第１コンデンサから移動された電荷を用いて前記第２コンデンサからその充電対象として選択された電池セルに対して充電を実施する充電実施手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の容量均等化装置。
3. 前記第４接続手段は、前記複数の第１コンデンサと前記第２コンデンサとをそれぞれ並列接続する第５接続手段（ＳＷｃ）、及び、前記第１接続手段が直列接続されることによって構成され、
   前記充電実施手段による充電を実施した後に、前記複数の第１コンデンサと前記第２コンデンサとがそれぞれ並列接続されるように前記第５接続手段を制御することで、前記複数の第１コンデンサ及び前記第２コンデンサに充電された電荷を分散させる分散手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の容量均等化装置。
4. 前記放電選択手段は、前記複数の電池セルそれぞれの残存容量に基づいて、放電対象となる前記電池セルを選択し、
   前記充電選択手段は、前記複数の電池セルそれぞれの残存容量に基づいて、充電対象となる前記電池セルを選択することを特徴とする請求項２又は３に記載の容量均等化装置。
5. 前記放電選択手段は、前記複数の電池セルそれぞれの残存容量に基づいて、所定の基準値を定め、その基準値より残存容量が高く、かつ、同一の前記ブロックに属し、かつ、隣接する２以上の前記電池セルを放電対象として選択することを特徴とする請求項４に記載の容量均等化装置。
6. 前記放電選択手段は、前記複数の電池セルそれぞれの残存容量に基づいて、所定の基準値を定め、前記ブロックに属する前記電池セルの残存容量のいずれもがその基準値より低い場合に、そのブロックについて放電対象の選択を行わないことを特徴とする請求項４又は５に記載の容量均等化装置。

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