JP2016158312A - 電圧調整方法およびそれを用いた電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧調整処理の効率化を図る。
【解決手段】外部電源９９による充電が可能な複数の電池セル１１を備える電源装置１において、複数の電池セル１１の電圧を調整する電圧調整方法であって、以下の工程を備える。複数の電池セル１１を充電する。少なくとも複数の電池セル１１を充電する前および充電した後の状態において、各々の電池セル１１の充電状態を表すデータを取得する。複数の電池セル１１が充電される前に取得された複数のデータを母集団として、代表値および第１の散布度が取得される。複数の電池セル１１が充電された後に取得された複数のデータを母集団として、第２の散布度が取得される。代表値および第１の散布度に応じて、スキップフラグ情報を設定する。第２の散布度およびスキップフラグ情報に応じて、複数の電池セル１１の電圧を調整する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電圧調整方法およびそれを用いた電源装置に関する。

複数の電池セルで構成される組電池を備えた電源装置では、過充電や過放電等の電池セルの異常な状態を回避するために、電池セルの状態を監視する状態監視部を有している。一般的には、電池セルの状態を表す指標としては、充電率（ＳＯＣ：State of charge）が用いられる。ＳＯＣは、満充電容量に対する蓄電量の割合で計算される。また、ＳＯＣと端子電圧とは相関があることが知られている。状態監視部は、各々の電池セルの電圧、電流、温度などのデータを必要に応じて検出し、検出したデータに基づいて電池セルの状態を監視する。特に、リチウムイオン電池は、広範囲のＳＯＣにわたって使用できるため、過放電領域や過充電領域と、常用領域とが近接しており、他の種類の電池より厳格な状態管理を行うことが好ましい。

電池セルの状態管理を行う電源装置としては、任意の電池セルを充放電して端子電圧を目標値に揃える電圧調整処理を行う電源装置が知られている（特許文献１）。特許文献１の電源装置は、電圧調整回路として、各々の電池セルを放電可能に構成される放電回路を備えている。この電源装置は、所定のタイミングで、各々の電池セルの電圧を検出し、電圧が高い電池セルを放電して、検出した電圧のうちもっとも低い電圧に各々の端子電圧を揃える電圧調整処理を行う。なお、電圧調整回路は、電圧が高い電池セルから電圧の低い電池セルを充電するような電圧調整処理を行う回路であっても良い。

特開２０１１−１１５０１５号公報

一方で、電池セルは、製造工程における誤差や電池セルの劣化によって満充電容量（Ａｈ）にばらつきが生じる。そのため、複数の電池セルを備える電源装置は、各々の電池セルの満充電容量にばらつきが生じることになる。このような電源装置では、例えば、高ＳＯＣ領域で電圧調整処理を行って各電池セルの端子電圧を揃えても、その状態から低ＳＯＣ領域となるまで放電を行うと再び端子電圧に偏差が生じる。従って、特許文献１の電源装置のように、電池セルの端子電圧に偏差が生じるたびに電圧調整処理を行う構成では、頻繁に電圧調整を行うことになり、エネルギーのロスが発生して電源装置の性能が低下する問題がある。

本願発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過充電および過放電を防止しながら、電圧調整によるエネルギーのロスを低減できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電圧調整方法は、外部電源による充電が可能な複数の電池セルを備える電源装置において、複数の電池セルの電圧を調整する電圧調整方法であって、以下の工程を備える。ａ）複数の電池セルを充電する工程。ｂ）少なくとも複数の電池セルを充電する前および充電した後の状態において、各々の電池セルの充電状態を表すデータを取得する工程。ｃ）複数の電池セルが充電される前に取得され
た複数のデータを母集団として、代表値および第１の散布度を取得する工程。ｄ）複数の電池セルが充電された後に取得された複数のデータを母集団として、第２の散布度を取得する工程。ｅ）代表値および第１の散布度に応じて、スキップフラグ情報を設定する工程。ｆ）第２の散布度およびスキップフラグ情報に応じて、複数の電池セルの電圧を調整する工程。

また、本発明のある態様の電源装置は、複数の電池セルと、データ取得部と、パラメータ取得部と、記憶部と、フラグ設定部と、電圧調整部と、を備えている。複数の電池セルは、外部電源から充電可能に構成される。データ取得部は、少なくとも複数の電池セルを充電する前および充電した後の状態において、各々の電池セルの充電状態を表すデータを取得する。パラメータ取得部は、データ取得部が取得する複数のデータに対して、代表値、第１の散布度および第２の散布度を取得する。代表値および第１の散布度は、複数の電池セルが充電される前に取得された複数のデータを母集団として取得される。第２の散布度は、複数の電池セルが充電された後に取得された複数のデータを母集団として取得される。記憶部は、充電状態判定閾値、第１の偏差判定閾値、第２の偏差判定閾値、および第３の偏差判定閾値が記憶される。充電状態判定閾値は、充電率が５０％の状態に対応する電池セルの充電状態を表すデータの値よりも小さい値に設定されている。第２の偏差判定閾値は、第１の偏差判定閾値よりも大きい値に設定されている。第３の偏差判定閾値は、第２の偏差判定閾値よりも大きい値に設定されている。フラグ設定部は、第１のフラグ状態および第２のフラグ状態を含むスキップフラグ情報を設定する。具体的には、フラグ設定部は、代表値が充電状態判定閾値より小さく、かつ、第１の散布度が第１の偏差判定閾値より小さい場合に、第１のフラグ状態に設定する。また、フラグ設定部は、代表値が充電状態判定閾値より大きい、または、第１の散布度が第１の偏差判定閾値より大きい場合に、第２のフラグ状態に設定する。電圧調整部は、第１の散布度、第２の散布度およびスキップフラグ情報に応じて、複数の電池セルの電圧を調整する。具体的には、電圧調整部は、スキップフラグ情報が、第１のフラグ状態に設定されており、かつ、第２の散布度が第２の偏差判定閾値より大きい場合には、複数の電池セルの電圧を調整する。また、電圧調整部は、スキップフラグ情報のフラグ状態に関わらず、第１の散布度が第３の偏差判定閾値より大きい場合には、複数の電池セルの電圧を調整する。

本発明のある態様の構成によれば、所定の条件に該当した場合にのみ電圧調整処理が行われる構成となるため、頻繁に電圧調整を行うことで生じるエネルギーの損出を低減することができる。

本発明の実施形態における電源装置のブロック図である。 満充電容量が異なる複数の電池セルの高ＳＯＣ領域におけるＳＯＣのばらつきを説明するためのグラフである。 満充電容量が異なる複数の電池セルの低ＳＯＣ領域におけるＳＯＣのばらつきを説明するためのグラフである。 本発明の実施形態における第１の散布度と第２の散布度の関係を説明するためのグラフである。 図１の電源装置の具体的な構成を説明するための電源装置の回路図である。 本発明のある態様の電源装置における電圧調整処理のフローチャートである。 図６における第１のデータ取得工程のフローチャートである。 図６におけるフラグ設定工程のフローチャートである。 図６における充電工程のフローチャートである。 図６における第２のデータ取得工程のフローチャートである。 図６における電圧調整工程のフローチャートである。 図６における予備電圧調整工程のフローチャートである。

図１を参照して本発明の実施の形態の概要を述べる。図１は、本発明のある態様の実施形態に係る電源装置１の概要を模式的に示す図である。図１に示すように、実施形態に係る電源装置１は、複数の電池セルで構成される組電池１０と、組電池１０からデータを取得するデータ取得部２０と、取得したデータの分布の特徴を代表的に表す基本統計量を取得するパラメータ取得部３０と、閾値を記憶する記憶部４０と、フラグ情報を設定するフラグ設定部５０と、組電池１０を構成する複数の電池セルの電圧調整を行う電圧調整部６０と、を備えている。

組電池１０は、外部電源９９に接続できるようになっており、外部電源９９によって充電することができる。データ取得部２０は、所定のサンプリング周期で検出される各々の電池セルの端子電圧や組電池１０の充放電電流などの情報から各々の電池セルの充電率（ＳＯＣ：state of charge）を推定する。推定した複数のＳＯＣは、ある時点における組電池１０を構成する複数の電池セルの充電状態を表す複数のデータとなる。パラメータ取得部３０は、ある時点において、データ取得部２０が各々の電池セルから取得した複数のデータを母集団（標本）とし、その母集団に対して代表値と散布度を含む複数の基本統計量を取得することができるようになっている。フラグ設定部５０は、複数の基本統計量と対応する閾値とを比較して、電圧調整処理を行う必要があるかどうかを判定する。判定の結果、電圧調整処理が必要ないと判断された場合に、フラグ設定部５０は、スキップフラグ情報を設定する。電圧調整部６０は、スキップフラグ情報や複数の基本統計量に基づいて、各電池セルの端子電圧を揃える電圧調整処理を行うように制御される。

上述の通り、電池セルは、製造工程における誤差や電池セルの劣化によって満充電容量に偏差が生じることがある。そのため、公称容量が同じ複数の電池を用いて組電池を構成したとしても、満充電容量が異なる複数の電池セルで組電池１０が構成されることになる。製造工程における公差等により、すべての電池セルを完全に同じスペックとすることは難しく、例えば、満充電容量等に５％程度のばらつきが生じることがある。具体的には、５％の誤差で５．００Ａｈの電池セルを製造しようとした場合、実際には、４．７５〜５．２５Ａｈの範囲の電池セルが製造されることになる。図２乃至図４は、満充電容量が４．７５Ａｈの電池セルのＳＯＣ−容量曲線と、満充電容量が５．００Ａｈの電池セルのＳＯＣ−容量曲線と、満充電容量が５．２５Ａｈの電池セルのＳＯＣ−容量曲線と、を図示したグラフである。

図２のグラフには、ＳＯＣ３０％の状態の各々の電池セルを同じ容量（Ａｈ）だけ充電していった場合のある時点における各々の電池セルの容量の変化が図示されている。具体的には、ＳＯＣ５０％程度まで充電した場合の各々の電池セルの容量と、ＳＯＣ９５％程度まで充電した場合の各々の電池セルの容量が、それぞれプロットされている。図２に示すように、満充電容量が異なる複数の電池セルで構成される組電池１０は、低ＳＯＣの領域において各々の電池セルのＳＯＣにばらつきがなくても、高ＳＯＣの領域まで充電すると各々の電池セルのＳＯＣにばらつきが生じることになる。一方、図３のグラフには、ＳＯＣ９５％の状態の各々の電池セルを同じ容量（Ａｈ）だけ放電していった場合のある時点における各々の電池セルの容量の変化が図示されている。具体的には、ＳＯＣ５０％程度まで放電した場合の各々の電池セルの容量と、ＳＯＣ３０％程度まで放電した場合の各々の電池セルの容量が、それぞれプロットされている。図３に示すように、満充電容量が異なる複数の電池セルで構成される組電池１０は、高ＳＯＣの領域で各々の電池セルのＳＯＣにばらつきがなくても、低ＳＯＣの領域まで放電すると各々の電池セルのＳＯＣにばらつきが生じることになる。

従って、図３および図４に示すように、満充電容量が異なる複数の電池セルで構成される組電池１０を備える電源装置１の場合、電池セルの端子電圧に偏差が生じるたびに、電圧調整処理を行う構成とすると、頻繁に電圧調整処理が行われることとなり、エネルギーのロスが生じて電源装置１の性能が低下する。満充電容量が異なる複数の電池セルで組電池１０が構成される電源装置１において、過充電状態や過放電状態となることを防止しつつ、エネルギーのロスを低減するためには、低ＳＯＣ状態と高ＳＯＣ状態のいずれか一方の状態で電圧調整を行うように構成することが好ましい。

上述のある態様の実施形態に係る電源装置１の構成によると、フラグ設定部５０は、パラメータ取得部３０が取得する複数の基本統計量と、対応する複数の閾値とを比較することで、電圧調整処理を行う必要があるかどうかを判定することができる。このようにして、電圧調整処理を条件つきで実行するように構成することで、電圧調整処理が行われる頻度を低下させ、電圧調整処理に伴うエネルギーのロスを低減できる。具体的には、本発明のある態様の実施形態に係る電源装置１では、図４に示すように、ＳＯＣ５０％を境界として、低ＳＯＣ領域側と高ＳＯＣ領域側にわけ、組電池１０を構成する複数の電池セルに対して低ＳＯＣ側のばらつき（△ＳＯＣ１）と高ＳＯＣ側のばらつき（△ＳＯＣ２）をそれぞれ評価するようになっている。以下、図５に基づいて、本発明のある態様の電源装置１の具体的な構成について詳述する。

図５は、図１の電源装置１を実現することができるある態様の電源装置１を例示している。組電池１０は、直列に接続される三つの電池セル１１を有する。電池セル１１の両端には、測定線が接続されており、複数の測定線を介して電圧検出部２１に各電池セルの端子電位が入力される。電圧検出部２１は、所定のサンプリング周期で入力される端子電位から各々の電池セル１１の端子電圧を算出する。また、組電池１０の出力側には、シャント抵抗２２が直列に接続される。シャント抵抗２２の両端電圧が電流検出部２３に入力される。電流検出部２３は、所定のサンプリング周期で入力されるシャント抵抗２２の両端電圧に基づいて、組電池１０の充放電電流の電流値を検出する。ＳＯＣ取得部２４は、電流検出部２３が検出する充放電電流の積算値から各々の電池セル１１の充電容量やＳＯＣを推定することができる。また、電圧検出部２１が検出する端子電圧を利用して、各々の電池セル１１のＳＯＣを推定することができる。このように、ＳＯＣ取得部２４は、電圧値や電流値等の検出データ利用することで、検出データが取得された時点における各々の電池セル１１のＳＯＣを推定することができるようになっている。

電池セル１１と電圧検出部２１の間には放電部６１が設けられており、隣接する測定線をバイパスすることができるようになっている。具体的には、放電部６１として、放電抵抗６２と放電抵抗６２に直列に接続されるスイッチ６３とで構成される放電回路が隣接する測定線を接続するように設けられている。複数の放電回路は、各々の電池セル１１に対応して設けられており、対応する放電回路のスイッチ６３をオン作動させることで、電池セルの正負の端子同士を接続した状態とすることができる。各々のスイッチ６３の作動状態は、制御部６４によって制御される。

以上の通り、図５の電源装置１において、データ取得部２０は、電圧検出部２１と、電流検出部２３と、ＳＯＣ取得部２４とで構成される。電圧調整部６０は、放電部６１と、制御部６４とで構成される。

図５の電源装置１において、データ取得部２０は、検出データから推定した各々の電池セル１１のＳＯＣを、検出データが取得された時点における組電池１０の状態を表す複数のデータとしてパラメータ取得部３０へ入力する。パラメータ取得部３０は、同じタイミングで取得されたＳＯＣのデータ組を母集団として、その母集団における最大値および最
小値を特定し、特定した最小値をその母集団における代表値として取得することができるようになっている。また、パラメータ取得部３０は、特定した最大値と最小値の差分を演算し、演算した差分（分布範囲）をその母集団における散布度として取得することもできるようになっている。

本発明の実施形態におけるパラメータ取得部３０は、少なくとも、外部電源９９によって複数の電池セル１１が充電される前の状態と、外部電源９９によって複数の電池セル１１が充電され、充電が完了した後の状態において、上述の複数の基本統計量を取得するように構成される。具体的には、パラメータ取得部３０は、外部電源９９によって複数の電池セル１１が充電される前の状態において取得された複数のデータに基づいて、少なくとも代表値（第１の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ１）と、第１の散布度（第１の分布範囲△ＳＯＣ１）を取得する。また、パラメータ取得部３０は、外部電源９９によって複数の電池セル１１が充電され、充電が完了した後の状態において取得された複数のデータに基づいて、少なくとも第２の散布度（第２の分布範囲△ＳＯＣ２）を取得する。

なお、本発明の実施形態において、パラメータ取得部３０は、代表値として最小値、散布度として母集団の分布範囲を用いる構成となっているが、必ずしもこの構成に限る必要はない。パラメータ取得部３０が取得する複数の基本統計量は、ある時点における組電池１０の充電状態および組電池１０を構成する複数の電池セル１１のＳＯＣのばらつきを評価できる指標であればよく、例えば、代表値としては、最大値や中央値、平均値等、散布度としては、平均偏差や、分散等、種々の統計量を用いることができる。

記憶部４０は、充電状態判定閾値θ、第１の偏差判定閾値α、第２の偏差判定閾値β、および第３の偏差判定閾値γと、が記憶されている。充電状態判定閾値θは、第１の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ１と比較するための閾値である。第１の偏差判定閾値αおよび第３の偏差判定閾値γは、第１の分布範囲△ＳＯＣ１と比較するための閾値である。第２の偏差判定閾値βは、第２の分布範囲△ＳＯＣ２と比較するための閾値である。なお、本発明の実施形態において、記憶部４０に記憶される各々の閾値は、充電状態判定閾値θが３０％、第１の偏差判定閾値αが０．５％、第２の偏差判定閾値βが２％、第３の偏差判定閾値γが１０％に設定されている。

ここで、図４に基づいて、第１の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ１（代表値）、第１の分布範囲△ＳＯＣ１（第１の散布度）および第２の分布範囲△ＳＯＣ２（第２の散布度）との関係について説明する。

電源装置１は、通常、外部電源９９によって充電されることで電力が蓄えられ、電源装置１が使用されることで電力を放出し、再び外部電源９９によって充電されるというサイクルで使用される。そのため、外部電源９９によって充電される前の状態では、各々の電池セル１１のＳＯＣは、比較的低いＳＯＣ領域に位置し、外部電源９９によって充電されたあとの状態では、各々の電池セル１１のＳＯＣは、比較的高いＳＯＣ領域に位置することになる。

一方、上述の通り、第１の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ１および第１の分布範囲△ＳＯＣ１は、外部電源９９によって複数の電池セル１１が充電される前の状態において取得された複数のデータに基づいて取得される統計量である。第２の分布範囲△ＳＯＣ２は、外部電源９９によって複数の電池セル１１が充電され、充電が完了した後の状態におけて取得された複数のデータに基づいて取得される統計量である。

従って、図４に示すように、第１の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ１と充電状態判定閾値θを比較することで、充電される前の状態において、組電池１０を構成する複数の電池セル１
１の充電率が低ＳＯＣ領域側に分布しているかどうかを判定することができる。また、第１の分布範囲△ＳＯＣ１と、第１の偏差判定閾値αと、を比較することで、充電される前の状態において、低ＳＯＣの状態における組電池１０のＳＯＣばらつきを評価できる。また、第２の分布範囲△ＳＯＣ２と、第２の偏差判定閾値βと、を比較することで、充電された後の状態において、高ＳＯＣの状態における組電池１０のＳＯＣばらつきを評価できる。

なお、上述の通り、充電状態判定閾値θは、組電池１０を構成する複数の電池セル１１の充電率が低ＳＯＣの領域側に分布しているかどうかを判定するために設定される閾値である。そのため、図５の電源装置１において、充電状態判定閾値θは、５０％以下の値、より好ましくは３０％以下の値に設定される。

フラグ設定部５０は、第１の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ１が充電状態判定閾値θより小さく、かつ、第１の分布範囲△ＳＯＣ１が第１の偏差判定閾値αより小さい場合に、スキップフラグ情報を設定する。電圧調整部６０は、電源装置１が充電された後に、電圧調整処理を行うように制御される。電源装置１が充電された後に行われる電圧調整処理において、電圧調整部６０は、スキップフラグ情報が設定されていない場合には（第１のフラグ状態）、第２の分布範囲△ＳＯＣ２と第２の偏差判定閾値βを比較し、第２の分布範囲△ＳＯＣ２が第２の偏差判定閾値βより大きい場合に、電圧調整を行う。また、電圧調整部６０は、スキップフラグ情報が設定されている場合には（第２のフラグ状態）、第２の分布範囲△ＳＯＣ２の値に関わらず、電圧調整が行わない。

以上の構成によると、低ＳＯＣ領域において、第１の分布範囲△ＳＯＣ１が所定の値より大きくなるまで、電圧調整が行われない。また、低ＳＯＣ領域において、所定のＳＯＣバラツキが生じている場合（△ＳＯＣ１＞α）には、第２の分布範囲△ＳＯＣ２と第２の偏差判定閾値βを比較し、第２の分布範囲△ＳＯＣ２が第２の偏差判定閾値βより大きい場合に、電圧調整が行われる。

換言すると、以上の構成の電源装置１は、低ＳＯＣ領域におけるＳＯＣばらつきと高ＳＯＣ領域におけるＳＯＣばらつきの両方が大きくなった場合にのみ、電圧調整が行われる構成となり、頻繁に電圧調整を行うことで生じるエネルギーの損出を低減することができる。また、精度良く推定することが難しい満充電容量を用いずに、比較的精度良く推定できるＳＯＣを用いた電圧調整処理が行うことができる。

一方で、以上の構成の電源装置１は、電源装置１が充電されなければ、電圧調整が行われない。電源装置１は、充電されない状態で使用されると、著しく大きなＳＯＣ偏差が生じることがある。例えば、エンジンによる走行とモータによる走行が可能なプラグインハイブリッドカーなどに搭載される電源装置１は、電源装置１の電力を使用することなく走行することもできる。そのため、外部電源９９を利用することなく、電動車両を使用することができるので、組電池１０が充電されることなく長期間にわたって電源装置１が利用されるおそれもある。このような場合を想定し、第１の分布範囲△ＳＯＣ１が第３の偏差判定閾値γより大きくなった場合には、スキップフラグ情報のフラグ状態に関わらず、電圧調整が行われるように構成することもできる。

また、充電の途中で外部電源９９が切り離された場合には、充電された後も高ＳＯＣ状態とならないこともあり得る。そのような状況を想定して、充電された後の状態において検出されたデータの代表値と閾値を比較することで、電源装置１が高ＳＯＣとなっているかどうかを判定するように構成することもできる。具体的には、充電状態判定閾値θとは異なる値の充電状態判定閾値を予め設定しておき、充電された後の状態において検出されたデータの代表値と閾値を比較することで、組電池１０を構成する複数の電池セル１１の
充電率が高ＳＯＣ領域側に分布しているかどうかを判定する。電源装置１が高ＳＯＣとなっていると判定された場合には、第２の分布範囲△ＳＯＣ２と、第２の偏差判定閾値βと、を比較し、条件に応じて上述の電圧調整処理を行うように構成される。

以上の電源装置１では、電源装置１が外部電源９９によって充電されている状態を検知する必要がある。外部電源９９により電源装置１が充電されている状態を検出する方法は、周知の技術を利用できる。例えば、外部電源９９と電源装置１を接続するコネクタに信号線を設け、コネクタの着脱を検出する構成や、電流検出部２３を介して充放電電流を監視し、検出電流に基づいて電源装置１が充電されているかどうかを検出する構成などが知られている。

以下、図６ないし図１２のフローチャートに基づいて、本発明のある態様の電圧調整の方法について説明する。

図６は、外部電源９９により充電可能な電源装置１が搭載される電動車両における電源装置１の電圧調整処理のフローチャートを例示している。図６の電圧調整処理が開始されると、電源装置１の出力が停止している状態、すなわち電動車両が停車している状態において、複数の電池セル１１から各種のデータを取得する第１のデータ取得工程が行われる（Ｓ１０）。第１のデータ取得工程の後、第１のデータ取得工程で取得されたデータに基づいて、予備電圧調整工程が行われる（Ｓ２０）。予備電圧調整工程は、組電池１０が充電されることなく長期間にわたって電源装置１が利用される状態を想定し、著しくＳＯＣ偏差が生じた場合に電圧調整ができるように設けられている。予備電圧調整工程の後、第１のデータ取得工程で取得されたデータに基づいて、スキップフラグ情報を設定するフラグ設定工程が行われる（Ｓ３０）。その後、電動車両が始動され、電源装置１が充放電される。充放電により電源装置１の蓄電量が少なくなった場合など、電動車両のユーザーは外部電源９９を用いて電源装置１を充電することができる（Ｓ４０のＹ）。

ステップ４０において、充電することを選択した場合、電源装置１に外部電源９９が接続され、充電工程が行われる（Ｓ５０）。充電工程が行われた後、電源装置１を構成する複数の電池セル１１から各種のデータを取得する第２のデータ取得工程が行われる（Ｓ６０）。第２のデータ取得工程の後、必要に応じて電池セル１１の電圧調整を行うように、電圧調整工程が行われる（Ｓ７０）。ステップ４０において、充電しないことを選択した場合（Ｓ４０のＮ）や、ステップ７０の電圧調整工程後、電動車両のユーザーが電動車両の利用を停止した場合、電源装置１の利用を停止する。具体的には、電動車両のキーオフを検知すると、電源装置１を車両側の電装機器に接続されている出力ライン（図示せず）から切り離す。

図７は、図６のフローチャートにおける第１のデータ取得工程（Ｓ１０）を例示している。図７の第１のデータ取得工程では、データ取得部２０は、電源装置１が切り離された無負荷状態において、電源装置１を構成する複数の電池セル１１のＳＯＣを取得する（Ｓ１１）。次に、パラメータ取得部３０は、データ取得部２０が取得した複数のＳＯＣデータの中から最大値および最小値を特定し、第１の最大充電率ＳＯＣｍａｘ１および第１の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ１（代表値）を取得する（Ｓ１２）。パラメータ取得部３０は、第１の最大充電率ＳＯＣｍａｘ１および第１の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ１の差分を演算し、第１の分布範囲△ＳＯＣ１（第１の散布度）を取得し（Ｓ１３）、第１のデータ取得工程を終了する。

図８は、図６のフローチャートにおけるフラグ設定工程（Ｓ３０）を例示している。図８のフラグ設定工程では、フラグ設定部５０により、第１の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ１と、第１の分布範囲△ＳＯＣ１の値に応じて、スキップフラグ情報を設定する。具体的には
、第１の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ１が３０％（充電状態判定閾値θ）以下で、かつ、第１の分布範囲△ＳＯＣ１が０．５％（第１の偏差判定閾値α）以下となる場合（Ｓ３１のＹ）、フラグ設定部５０は、スキップフラグをオンに設定する（Ｓ３３）。一方、第１の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ１が３０％（充電状態判定閾値θ）以下で、かつ、第１の分布範囲△ＳＯＣ１が０．５％（第１の偏差判定閾値α）以下とならない場合（Ｓ３１のＮ）、フラグ設定部５０は、スキップフラグをオフに設定する（Ｓ３２）。フラグ設定部５０によるスキップフラグの設定が終了すると、フラグ設定工程が終了される。

図９は、図６のフローチャートにおける充電工程（Ｓ５０）を例示している。図９の充電工程では、まず、ユーザーが電源装置１に外部電源９９を接続する（Ｓ５１）。外部電源９９や電源装置１に予め設定されている制御に従って電源装置１が充電される（Ｓ５２）。充電が完了するか、ユーザーが電源装置１から外部電源９９を取り外すことで、電源装置１の充電が停止され（Ｓ５３）、充電工程が終了される。

図１０は、図６のフローチャートにおける第２のデータ取得工程を例示している。図１０の第２のデータ取得工程（Ｓ６０）では、充電工程が終了した状態において、データ取得部２０が組電池１０を構成する複数の電池セル１１のＳＯＣを取得する（Ｓ６１）。次に、パラメータ取得部３０は、データ取得部２０が取得した複数のＳＯＣデータの中から最大値および最小値を特定し、第２の最大充電率ＳＯＣｍａｘ２および第２の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ２を取得する（Ｓ６２）。パラメータ取得部３０は、第２の最大充電率ＳＯＣｍａｘ２および第２の最小充電率ＳＯＣｍｉｎ２の差分を演算し、第２の分布範囲△ＳＯＣ２（第２の散布度）を取得し（Ｓ６３）、第２のデータ取得工程を終了する。なお、ＳＯＣ取得部２４が、電池セル１１の端子電圧を利用して電池セル１１のＳＯＣを推定する構成である場合、電源装置１が無負荷状態の状態で、データを取得する構成とすることが好ましい。電池セル１１の開放電圧からＳＯＣを推定する構成とすることで、ＳＯＣを精度よく推定することができる。

図１１は、図６のフローチャートにおける電圧調整工程（Ｓ７０）を例示している。図１１の電圧調整工程では、スキップフラグ情報のフラグ状態と、第２の分布範囲△ＳＯＣ２に基づいて、電池セル１１の電圧調整を行うかどうかが選択される。具体的には、スキップフラグがオンで、かつ、第２の分布範囲△ＳＯＣ２が２％（第２の偏差判定閾値β）以下となる場合（Ｓ７１のＹ）、制御部６４を介して、電圧調整部６０は、対応する電池セル１１の電圧を調整する（Ｓ７２）。一方、スキップフラグがオンで、かつ、第２の分布範囲△ＳＯＣ２が２％（第２の偏差判定閾値β）以下とならない場合（Ｓ７１のＮ）、電圧調整部６０は、電池セル１１の電圧を調整せずに、電圧調整処理を終了する。

図１２は、図６のフローチャートにおける予備電圧調整工程（Ｓ２０）を例示している。図１２の予備電圧調整工程では、スキップフラグ情報のフラグ状態に関わらず、第１の分布範囲△ＳＯＣ１に基づいて、電池セル１１の電圧調整を行うかどうかが選択される。具体的には、第１の分布範囲△ＳＯＣ１が１０％（第３の偏差判定閾値γ）以上となる場合（Ｓ２１のＹ）、制御部６４を介して、電圧調整部６０は、対応する電池セル１１の電圧を調整する（Ｓ２２）。一方、第１の分布範囲△ＳＯＣ１が１０％（第３の偏差判定閾値γ）以上とならない場合（Ｓ２１のＮ）、電圧調整部６０は、電池セル１１の電圧を調整せずに、予備電圧調整処理を終了する。

なお、本発明のある態様の電圧調整処理では、組電池１０が充電され、組電池１０のＳＯＣが高ＳＯＣ領域内にある状態において、電圧調整工程（Ｓ７０）が実施される。しかしながら、上述の通り、電源装置１を充電するかどうかは、電動車両のユーザーの判断によって委ねられる。そのため、外部電源９９を利用することなく、電動車両を使用することができるので、組電池１０が充電されることなく長期間にわたって電源装置１が利用さ
れることもあり得る。このような場合、著しくＳＯＣ偏差が生じるおそれがあるが、上述の電圧調整処理では、電動車両のユーザーは外部電源９９を用いて電源装置１を充電するかどうかとは無関係に、予備電圧調整工程（Ｓ２０）が実施されるようになっているため、このような場合においても、電圧調整を実施することができるようになっている。

また、上述の構成では、予備電圧調整工程（Ｓ２０）は、第１のデータ取得工程（Ｓ１０）の直後に行われるようになっているが、必ずしもフラグ設定工程（Ｓ３０）の前に行うように構成する必要があるわけではない。予備電圧調整工程（Ｓ２０）は、第１のデータ取得工程（Ｓ１０）の後であればよく、例えば、車両の停車を検知したあとに実施するように構成することもできる。

なお、上述のある態様の電源装置１では、電池セル１１から検出したデータに基づいてＳＯＣを推定し、ＳＯＣと各種閾値を比較する構成が例示されているが、電池セル１１の充電状態を表すデータであればＳＯＣ以外の指標であってもよい。例えば、電池の電圧は、ＳＯＣと高い相関があることが知られており、電池の電圧値に基づいて上述の制御を行うこともできる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各々の構成要素や各々の処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１ 電源装置、１０ 組電池、１１ 電池セル、２０ データ取得部、２１ 電圧検出部、２２ シャント抵抗、２３ 電流検出部、２４ ＳＯＣ取得部、３０ パラメータ取得部、４０ 記憶部、５０ フラグ設定部、６０ 電圧調整部、６１ 放電部、６２ 放電抵抗、６３ スイッチ、６４ 制御部、９９ 外部電源、ＳＯＣｍａｘ１ 第１の最大充電率、ＳＯＣｍｉｎ１ 第１の最小充電率、ＳＯＣｍａｘ２ 第２の最大充電率、ＳＯＣｍｉｎ２ 第２の最小充電率、△ＳＯＣ１ 第１の分布範囲、△ＳＯＣ２ 第２の分布範囲、θ 充電状態判定閾値、α 第１の偏差判定閾値、β 第２の偏差判定閾値、γ 第３の偏差判定閾値

Claims (7)

1. 外部電源による充電が可能な複数の電池セルを備える電源装置において、該複数の電池セルの電圧を調整する電圧調整方法であって、
   前記複数の電池セルを充電する工程と、
   少なくとも前記複数の電池セルを充電する前および充電した後の状態において、各々の電池セルの充電状態を表すデータを取得する工程と、
   前記複数の電池セルが充電される前に取得された複数のデータを母集団として、代表値および第１の散布度を取得する工程と、
   前記複数の電池セルが充電された後に取得された複数のデータを母集団として、第２の散布度を取得する工程と、
   前記代表値および前記第１の散布度に応じて、スキップフラグ情報を設定する工程と、
   前記第２の散布度および前記スキップフラグ情報に応じて、前記複数の電池セルの電圧を調整する工程と、を備える電圧調整方法。
2. 請求項１に記載の電圧調整方法において、
   さらに、前記代表値と、充電状態判定閾値と、を比較する工程であって、前記充電状態判定閾値が、充電率が５０％の状態に対応する電池セルの充電状態を表すデータの値よりも小さい値に設定されている、該工程と、
   前記第１の散布度と、第１の偏差判定閾値と、を比較する工程と、
   前記第２の散布度と、第２の偏差判定閾値と、を比較する工程であって、前記第２の偏差判定閾値が、前記第１の判定閾値よりも大きい値に設定されている、該工程と、を備える電圧調整方法。
3. 請求項２に記載の電圧調整方法において、
   前記スキップフラグ情報は、
   前記代表値が前記充電状態判定閾値より小さく、かつ、前記第１の散布度が前記第１の偏差判定閾値より小さい場合に、第１のフラグ状態に設定され、
   前記代表値が前記充電状態判定閾値より大きい、または、前記第１の散布度が前記第１の偏差判定閾値より大きい場合に、第２のフラグ状態に設定され、
   前記複数の電池セルの電圧を調整する工程は、前記スキップフラグ情報が第１のフラグ状態に設定されており、かつ、前記第２の散布度が前記第２の偏差判定閾値より大きい場合に、前記複数の電池セルの電圧を調整する工程であることを特徴とする電圧調整方法。
4. 請求項３に記載の電圧調整方法において、
   さらに、前記第１の散布度と、第３の偏差判定閾値と、を比較する工程であって、前記第３の偏差判定閾値が前記第２の偏差判定閾値よりも大きい値に設定されている、該工程と、
   前記スキップフラグ情報のフラグ状態に関わらず、前記第１の散布度が前記第３の偏差判定閾値よりも大きい場合に、各々の電池セルの電圧を調整する工程と、を備える電圧調整方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の電圧調整方法において、
   前記代表値は、母集団の最小値であることを特徴とする電圧調整方法。
6. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の電圧調整方法において、
   前記第１の散布度および前記第２の散布度は、それぞれの母集団に対して最大値と最小値を特定し、該特定された最大値と最小値の差分を演算して得られる分布範囲であることを特徴とする電圧調整方法。
7. 外部電源から充電可能に構成される複数の電池セルと、
   少なくとも前記複数の電池セルを充電する前および充電した後の状態において、各々の電池セルの充電状態を表すデータを取得するデータ取得部と、
   前記データ取得部が取得する複数のデータに対して、代表値、第１の散布度および第２の散布度を取得するパラメータ取得部であって、前記代表値および前記第１の散布度が、前記複数の電池セルが充電される前に取得された複数のデータを母集団として取得され、前記第２の散布度が、前記複数の電池セルが充電された後に取得された複数のデータを母集団として取得される、該パラメータ取得部と、
   充電状態判定閾値、第１の偏差判定閾値、第２の偏差判定閾値、および第３の偏差判定閾値が記憶される記憶部であって、前記充電状態判定閾値が、充電率が５０％の状態に対応する電池セルの充電状態を表すデータの値よりも小さい値に設定されており、前記第２の偏差判定閾値が、前記第１の偏差判定閾値よりも大きい値に設定されており、前記第３の偏差判定閾値が、前記第２の偏差判定閾値よりも大きい値に設定されている、該記憶部と、
   第１のフラグ状態および第２のフラグ状態を含むスキップフラグ情報を設定するフラグ設定部であって、前記代表値が前記充電状態判定閾値より小さく、かつ、前記第１の散布度が前記第１の偏差判定閾値より小さい場合に、第１のフラグ状態を設定し、前記代表値が前記充電状態判定閾値より大きい、または、前記第１の散布度が前記第１の偏差判定閾値より大きい場合に、第２のフラグ状態を設定する、該フラグ設定部と、
   前記第１の散布度、前記第２の散布度および前記スキップフラグ情報に応じて、前記複数の電池セルの電圧を調整する電圧調整部であって、前記スキップフラグ情報が、第１のフラグ状態に設定されており、かつ、前記第２の散布度が前記第２の偏差判定閾値より大きい場合には、前記複数の電池セルの電圧を調整し、前記スキップフラグ情報のフラグ状態に関わらず、前記第１の散布度が前記第３の偏差判定閾値より大きい場合には、前記複数の電池セルの電圧を調整する、該電圧調整部と、
   を備える電源装置。

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