JP2017108483A - 蓄電状態調整装置、電池パック、負荷システム及び蓄電状態調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 充放電時の電力損失の増大を抑制できる蓄電状態調整装置を提供できる。【解決手段】 蓄電状態調整装置は、複数（例えば４つ）の蓄電池ＢＡＴ１〜ＢＡＴ４が直列に接続された組電池１００の蓄電状態を調整する蓄電状態調整装置であって、複数の蓄電池と直列に接続された一次側コイルと、複数の蓄電池それぞれと並列に接続され、一次側コイルに蓄えられたエネルギが伝達される複数の二次側コイルと、組電池１００の充電開始又は放電開始から複数の蓄電池の電圧がバランスするまでの時間であるバランス時間の目標値（バランス時間目標値）を設定し、該目標値に基づいて、一次側コイルに蓄積される総エネルギ量を調整するセルバランス制御系と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、蓄電状態調整装置、電池パック、負荷システム及び蓄電状態調整方法に関する。

近年、複数の蓄電池が直列に接続された組電池を充放電する技術の開発が盛んに行われている。

例えば特許文献１には、組電池の充放電時に各蓄電池の電池電圧を同一にするために充電電流や放電電流を調整する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、充放電時の電力損失の増大を抑制することに関して改良の余地があった。

本発明は、複数の蓄電池が直列に接続された組電池の蓄電状態を調整する蓄電状態調整装置であって、前記組電池の充放電中に前記複数の蓄電池の電圧をバランスさせるための電流を前記組電池に供給する電流供給回路と、前記組電池の充電開始又は放電開始から前記複数の蓄電池の電圧がバランスするまでの時間であるバランス時間の目標値を設定し、該目標値に基づいて、前記電流供給回路を制御する制御系と、を備える蓄電状態調整装置である。

本発明によれば、充放電時の電力損失の増大を抑制できる。

セルバランス方式を導入していない場合のセル電圧（電池電圧）の時間変化を示す図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、それぞれ比較例の電池パック１´、２´（セルバランス電流が固定）ついて説明する図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ第１及び第２実施形態の電池パック１、２（セルバランス電流が可変）ついて説明する図である。 第１実施形態の実施例１のセルバランス制御系の構成を示すブロック図である。 一次側コイルに接続された可変定電流回路の構成を示す回路図である。 充電時間に対して比較的短時間にセルバランスさせた場合のセル電圧の時間変化を示す図である。 充電時間間際でセルバランスさせた場合のセル電圧の時間変化を示す図である。 プレセルバランス処理について説明するためのフローチャートである。 実施例１の蓄電状態調整処理について説明するためのフローチャートである。 第１実施形態の実施例２のセルバランス制御系の構成を示すブロック図である。 実施例２の蓄電状態調整処理について説明するためのフローチャートである。 第１実施形態の実施例３のセルバランス制御系の構成を示すブロック図である。 実施例３の蓄電状態調整処理について説明するためのフローチャートである。 第１実施形態の実施例４のセルバランス制御系の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の実施例５のセルバランス制御系の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の実施例１のセルバランス制御系の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の実施例２のセルバランス制御系の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の実施例３のセルバランス制御系の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の実施例４のセルバランス制御系の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の実施例５のセルバランス制御系の構成を示すブロック図である。

以下に、本発明の第１及び第２実施形態の蓄電状態調整装置について図面を参照して説明する。

第１及び第２実施形態の蓄電状態調整装置は、複数の畜電池（二次電池やバッテリーとも呼ぶ）が直列に接続された組電池の充放電時の蓄電状態を調整する装置である。

図１には、組電池の充放電時に蓄電池間で電池電圧（セル電圧）がバランスしていない場合が示されている。

このように組電池の充放電時に蓄電池間で電池電圧のバランスがとれていないと、蓄電池間の容量のばらつきにより、同じ電力を充放電しても、過充電／過放電となる蓄電池が出てくる。蓄電池は過充電状態、過放電状態になると、電力損失や寿命劣化や安全上の問題が起こる。

そこで、近年、組電池の充放電時に蓄電池間で電池電圧のバランスをとるためのセルバランス方式の開発が盛んに行われている。そして、セルバランス方式の中で、とりわけ、高効率かつ短時間でセルバランスを実現できるアクティブセルバランス方式が注目されている。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）には、それぞれアクティブセルバランス方式が導入された比較例１、２の電池パック１´、２´が示されている。以下では、比較例１、２で同一の構成要素には同一の符号を付して説明する。

比較例１の電池パック１´は、図２（Ａ）に示されるように、組電池１００、フライバックトランス、蓄電状態調整回路、Ｐ＋端子、Ｐ−端子などを備えている。

蓄電状態調整回路は、組電池１００に含まれる複数の蓄電池（二次電池）の電池電圧の均一化を図り、各畜電池における、電気の蓄積状態（すなわち蓄電状態）を調整する。

蓄電状態調整回路は、一次側駆動部、二次側分配放出部を有する。

一次側駆動部は、セルバランスコントローラＣＢＣ１´、駆動スイッチ素子ＳＷを有し、一次側であるエネルギ蓄積元となる。駆動スイッチ素子ＳＷは、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、接合型ＦＥＴ、バイポーラトランジスタ等の半導体スイッチ素子等である。

二次側分配放出部は、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を有し、各畜電池に電力（エネルギー）を放電し、再配分する。

電池パック１´において、蓄電状態調整装置回路に接続された組電池１００は、複数（ｎ個）の充放電可能な蓄電池（電池セル、二次電池、蓄電手段とも言う）ＢＡＴ１〜ＢＡＴｎ（ここでは４つの畜電池ＢＡＴ１、ＢＡＴ２、ＢＡＴ３、ＢＡＴ４）を含む。

フライバックトランスにおいて、一次側コイルＬＰは一次側のインダクタ、二次側コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は二次側のインダクタである。

蓄電状態調整回路は、フライバックコンバータ回路を構成している。一次側駆動部では、組電池１００の正極からエネルギが供給され、セルバランスコントローラＣＢＣ１´が駆動スイッチ素子ＳＷを制御して、駆動スイッチ素子ＳＷのＯＮ期間にセルバランスコントローラＣＢＣ１´で設定されたエネルギを一次側コイルＬＰに蓄積する。

一次側コイルＬＰは組電池１００の正極に接続されているため、充電時は充電器及び組電池１００全体からエネルギの供給を受ける。この一次側コイルＬＰに供給されたエネルギは駆動スイッチ素子ＳＷがＯＦＦに切り替わると、二次側コイルＬ１〜Ｌ４に再分配（出力）され、二次側コイルＬ１〜Ｌ４が再分配された充電器および電池電圧からなるエネルギを電池電圧の低い畜電池に供給する。

また、一次側コイルＬＰは負荷接続時、組電池１００全体からエネルギ供給を受ける。この一次側コイルＬＰに供給されたエネルギは、駆動スイッチ素子ＳＷがＯＦＦしている際、二次側コイルＬ１〜Ｌ４に再分配され、二次側コイルＬ１〜Ｌ４が再分配された電池電圧からなるエネルギーを電池電圧の低い畜電池に供給する。

二次側分配放出部は、放電・再分配部であり、駆動スイッチ素子ＳＷがＯＦＦの時に、一次側コイルＬＰに蓄積されたエネルギーをダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を通して対応する蓄電池ＢＡＴ１〜ＢＡＴ４に放電供給する。

フライバックトランスは、駆動スイッチ素子ＳＷのＯＮ期間中に一次側コイルＬＰにエネルギーを蓄える。そして、フライバックトランスは、駆動スイッチ素子ＳＷがＯＦＦに切り替わると、一次側コイルＬＰの逆起エネルギを利用して蓄えられていたエネルギを一気に二次側コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に出力する。

比較例１では、蓄電状態調整回路とフライバックトランスを含む装置を「蓄電状態調整装置」と呼ぶ（後述する比較例２、第１及び第２実施形態でも同様）。電池パック１´のＰ＋端子は充電器又は負荷の正極と接続され、Ｐ−端子は充電器又は負荷の負極と接続されている。

組電池１００において、蓄電池ＢＡＴ１、ＢＡＴ２、ＢＡＴ３及びＢＡＴ４は直列に接続されており、畜電池ＢＡＴ４の正極はＰ＋端子と接続され、畜電池ＢＡＴ１の負極がＰ−端子と接続されている。

組電池１００の蓄電池ＢＡＴ４の正極は一次側コイルＬＰの一端と接続されており、一次側コイルＬＰの他端は駆動スイッチ素子ＳＷの一端と接続されている。駆動スイッチ素子ＳＷの他端は抵抗Ｒを介して畜電池ＢＡＴ１の負極と接続されている。

二次側コイルＬ１は、一端が畜電池ＢＡＴ１の負極と接続されており、他端がダイオードＤ１を介して畜電池ＢＡＴ１の正極と接続されている。ダイオードＤ１は一端が二次側コイルＬ１の他端と接続され、他端が畜電池ＢＡＴ１の正極と接続されている。

二次側コイルＬ２は、一端が畜電池ＢＡＴ１の正極と畜電池ＢＡＴ２の負極に接続されており、他端がダイオードＤ２を介して畜電池ＢＡＴ２の正極と接続されている。ダイオードＤ２は、一端が二次側コイルＬ２の他端と接続され、他端が畜電池ＢＡＴ２の正極と接続されている。

二次側コイルＬ３は、一端が畜電池ＢＡＴ２の正極と畜電池ＢＡＴ３の負極に接続されており、他端がダイオードＤ３を介して畜電池ＢＡＴ３の正極に接続されている。ダイオードＤ３は、一端が二次側コイルＬ３の他端と接続され、他端が畜電池ＢＡＴ３の正極と接続されている。

二次側コイルＬ４は、一端が畜電池ＢＡＴ３の正極と畜電池ＢＡＴ４の負極に接続されており、他端がダイオードＤ４を介して畜電池ＢＡＴ４の正極とＰ＋端子に接続されている。ダイオードＤ４は、一端が二次側コイルＬ４の他端と接続され、他端が畜電池ＢＡＴ４の正極とＰ＋端子に接続されている。

セルバランスコントローラＣＢＣ１´は、駆動スイッチ素子ＳＷのＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチ素子制御信号Ｓｃｏｎを生成し出力する。具体的には、スイッチ素子制御信号Ｓｃｏｎは、例えば駆動スイッチ素子ＳＷを所定のタイミングでＯＮさせる矩形パルス信号等である。

抵抗Ｒの一端はセルバランスコントローラＣＢＣ１´および駆動スイッチ素子ＳＷに接続されている。抵抗Ｒの他端はＰ−端子と接続されている。

比較例２の電池パック２´では、一次側コイルＬＰ１、ＬＰ２、ＬＰ３、ＬＰ４はそれぞれフライバックトランス１〜４の一次側のインダクタ、二次側コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４はそれぞれフライバックトランス１〜４の二次側のインダクタである。また、フライバックトランス１〜４に対応して、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が設けられている。

比較例２の蓄電状態調整回路は、フライバックコンバータ回路を構成している。一次側駆動部では、充電器及び組電池１００全体からエネルギが供給され、セルバランスコントローラＣＢＣ２´が、４つの一次側コイルＬＰ１〜ＬＰ４に対応する４つの駆動スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４を個別に制御して、少なくとも１つの駆動スイッチ素子のＯＮ期間にセルバランスコントローラＣＢＣ２´で設定されたエネルギを対応する一次側コイルに蓄積する。

比較例２では、４つの蓄電池ＢＡＴ１〜ＢＡＴ４それぞれの電池電圧を計測する電圧センサＶＳ１〜ＶＳ４の計測値がセルバランスコントローラＣＢＣ２´に送られ、例えば４つの蓄電池ＢＡＴ１〜ＢＡＴ４の電池電圧の平均値よりも低い電池電圧の蓄電池に対応する駆動スイッチ素子をＯＮとし、対応する一次側コイルにエネルギを蓄積させる。

各一次側コイルは組電池１００の正極及びＰ＋端子に接続されているため、少なくとも１つの一次側コイルは充電時に組電池１００全体及び充電器からエネルギの供給を受ける。少なくとも１つの一次側コイルに供給されたエネルギは、対応する駆動スイッチ素子がＯＦＦに切り替わると、対応する二次側コイルに再分配（出力）され、該二次側コイルが再分配された充電器および電池電圧からなるエネルギを電池電圧の低い畜電池に供給する。

また、少なくとも１つの一次側コイルは負荷接続時に組電池１００全体からエネルギ供給を受ける。少なくとも１つの一次側コイルに供給されたエネルギは、対応する駆動スイッチ素子ＳＷがＯＦＦしている際、二次側コイルＬ１〜Ｌ４に再分配され、二次側コイルＬ１〜Ｌ４が再分配された電池電圧からなるエネルギを電池電圧の低い畜電池に供給する。

以上説明した比較例１、２の蓄電状態調整装置によれば、少なくとも１つの一次側コイルを介して二次側コイルＬ１〜Ｌ４に選択的に一定の電流（セルバランス電流）を供給することができ、セルバランスをとることが可能となる。

ところで、蓄電池の重要なニーズとして１回の充電で機器（負荷）の駆動時間を出来る限り長時間活用できることが望まれる。また、数分でガソリンを充電できるような自動車などにとって、蓄電池で駆動させる電気自動車などを普及するためには、充電時間が通常１時間以上の長時間に及んでしまうことが問題となっている。

この問題の対策として、比較例１、２の電池パック１´、２´の組電池の蓄電池へのセルバランス電流を増大させることが考えられるが、回路の大型化や電力損失の増大を招くことが懸念される。

詳述すると、高速充放電時には通常より大きな電流を流す必要がある。例えば５分間で蓄電池を満充電させるには、１時間かけて蓄電池を充電させる場合の１２倍の速度で充放電させる必要がある。電流値では１２倍の電流を流す必要があり、急速にセルバランスを完了させるためには、セルバランス電流も増大させる必要がある。蓄電池のエネルギ損失は、回路および蓄電池の内部抵抗に流れる電流の２乗に、回路抵抗と内部抵抗の和を乗じた値となる。

しかし、確実に高速充電するために大きなセルバランス電流を流すと、エネルギ損失（電力損失）が大きくなってしまう。例えばセルバランス電流ＩをＮ倍したときのエネルギ損失（ＮＩ）^２×Ｒ×ｔ＝ＮＩ×ＮＩＲｔとなり、セルバランス電流Ｉの場合のエネルギ損失I×R×Ｎｔ＝ＮＩＲｔのＮＩ倍となる。

そこで、発明者は、大型化や電力損失の増大を抑制できる高速充電対応の電池パックとして、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）にそれぞれ示される第１及び第２実施形態の電池パック１、２を開発した。以下の第１及び第２実施形態の説明では、比較例１、２と同一の構成要素には同一の符号を付している。

第１及び第２実施形態の電池パック１、２は、それぞれ比較例１、２の電池パック１´、２´をベースに改良を加えたものである。

すなわち、第１実施形態の電池パック１は、図３（Ａ）から分かるように駆動スイッチ素子ＳＷに代えて可変定電流回路４００が設けられている点と、第１実施形態の実施例１のセルバランス制御系を示す図４から分かるように、セルバランスコントローラＣＢＣ１が電圧監視部５００、バランス時間目標値設定部６００、コイル電流制御部７００、記憶部８００、タイマ９００を含む点と、４つの蓄電池ＢＡＴ１〜ＢＡＴ４の電池電圧をそれぞれ計測する４つの電圧センサＶＳ１〜ＶＳ４が設けられている点が比較例１の電池パック１´と異なる。

可変定電流回路４００は、一次側コイルＬＰに流れる電流を調整する電流調整部、すなわち一次側コイルＬＰに蓄積されるエネルギを調整するエネルギ調整部として機能する。

可変定電流回路４００は、図５に示されるように、可変電流源４００ａと、２つのＭＯＳＦＥＴ４００ｂ、４００ｃを有するカレントミラー回路とを含む。なお、ＭＯＳＦＥＴに代えて、接合型ＦＥＴやバイポーラトランジスタを用いても良い。

２つのＭＯＳＦＥＴ４００ｂ、４００ｃは、ゲート同士が接続され、かつドレイン同士が接続されている。

ＭＯＳＦＥＴ４００ｂでは、ソースとゲートが接続され（短絡され）、ソースが可変電流源４００ａの正極に接続されている。可変電流源４００ａからの電流がＦＥＴ４００ｂのソース−ドレイン間に参照電流Ｉｒｅｆとして流れると、ＦＥＴ４００ｃのソース−ドレイン間に参照電流Ｉｒｅｆをコピーした出力電流Ｉｏｕｔが流れる。出力電流Ｉｏｕｔは、一次側コイルＬＰに供給される。セルバランスコントローラＣＢＣ１のコイル電流制御部７００から可変電流源４００ａに送られるコイル電流設定値により、参照電流Ｉｒｅｆひいては出力電流Ｉｏｕｔの大きさが決まる。

電圧監視部５００は、４つの電圧センサＶＳ１〜ＶＳ４の計測値を監視（モニタ）し、随時、複数の蓄電池ＢＡＴ１〜ＢＡＴ４の電池電圧（セル電圧）の差分をとり、バランス時間目標値設定部６００に出力する。

ここで、複数の蓄電池の電池電圧の差分は、電池電圧が最高又最低の蓄電池とその他の蓄電池の電池電圧の差分であっても良いし、各蓄電池とその他の蓄電池の電池電圧の差分であっても良い。また、複数の蓄電池の電池電圧の差分に代えて、例えば各蓄電池の電池電圧と複数の蓄電池の電池電圧の平均値の差分を用いても良い。

バランス時間目標値設定部６００は、組電池１００の充電開始又は放電開始から複数の蓄電池の電圧がバランスするまでの時間であるバランス時間ＢＴの目標値であるバランス時間目標値ＢＴｔを設定する。

詳述すると、バランス時間目標値設定部６００は、電池パック１に充電器及び負荷が未接続状態のときの電圧監視部５００からの複数の電池電圧の差分と、記憶部８００に保存された電流上限値Ｉｍａｘ、充電時間ＣＴ、放電時間ＤＣＴに基づいて、充電時及び放電時のバランス時間目標値ＢＴｔ−Ｃ，ＢＴｔ−ＤＣを算出し、記憶部８００に保存する。なお、記憶部８００としては、例えばメモリやハードディスクが挙げられる。

具体的には、充電時のバランス時間目標値ＢＴｔ−Ｃは、充電時間ＣＴ（例えば６４ｍｓ）以下の時間であって、充電初期（例えば充電開始時）から電流上限値Ｉｍａｘ（例えば４４Ａ）以下のコイル電流を一次側コイルＬＰに供給することで４つの蓄電池ＢＡＴ１〜ＢＡＴ４の電池電圧をバランスさせることができる時間として算出、設定することができる（図６、図７参照）。

図６には、充電時間ＣＴ（約６４ｍｓ）に対して比較的短時間にセルバランスさせる例が示されており、ここでは、バランス時間目標値ＢＴｔ−Ｃは、約５６ｍｓに算出、設定されている。

図７には、充電時間ＣＴ（約６４ｍｓ）とほぼ同じ時間でセルバランスさせる例が示されており、ここでは、バランス時間目標値ＢＴｔ−Ｃは、約６４ｍｓに算出、設定されている。

なお、放電時のバランス時間目標値ＢＴｔ−ＤＣに関しても、充電時と同様に、放電時間を基準に算出、設定することができる。図６、図７では、複数の蓄電池の電池電圧がバランスする（略一致する）電圧は、３．３Ｖ〜３．６Ｖとなっている。

ここで、各バランス時間目標値は、充電開始又は放電開始から該バランス時間目標値までの一次側コイルＬＰにおけるエネルギ総蓄積量（W＝∫1/2LI²,但しLは自己インダクタンス、Iは電流）が、充電開始時から充電時間ＣＴもしくは放電時間ＤＣＴまでの任意の時間をバランス時間目標値としたときのエネルギ総蓄積量の最大値と最小値の中間値以下となるように設定されるのが好ましく、該最小値となるように設定されるのが最も好ましい。

コイル電流制御部７００は、電池パック１に充電器及び負荷が未接続状態のときの電圧監視部５００からの電池電圧（セル電圧）の差分と、記憶部８００に保存された電流上限値Ｉｍａｘ、充電時間ＣＴ、放電時間ＤＣＴ、バランス時間目標値ＢＴｔ−Ｃ、ＢＴｔ−ＤＣに基づいて、充電時及び放電時に一次側コイルＬＰに供給すべきコイル電流量（コイル電流値×供給時間）を算出、設定し、充電時及び放電時のコイル電流量の設定値を記憶部８００に保存する。

また、コイル電流制御部７００は、電池パック１が充電器に接続された充電時又は電池パック１が負荷（機器）に接続された放電時に記憶部８００から対応するコイル電流量の設定値を読み出し、該設定値に応じた駆動信号（コイル電流値をパルス振幅とし供給時間をパルス幅とする所定周期のパルス信号）を可変定電流回路４００に送る。可変定電流回路４００は、設定されたコイル電流量を一次側コイルＬＰに供給する。

なお、コイル電流制御部７００には、充電器/負荷接続検知部９６０からの検知信号又は非検知信号が送信されるようになっている。充電器/負荷接続検知部９６０は、Ｐ＋端子とＰ-端子との間の電圧の変化によって、電池パック１に対する充電器や負荷の接続の有無を検知する。すなわち、Ｐ＋端子とＰ-端子との間の電圧の変化が大きい場合には充電器の接続の有無を検知でき、小さい場合には負荷の接続の有無を検知できる。

以下に、第１実施形態の電池パック１の実施例１のセルバランス制御系によるプレセルバランス処理について図８のフローチャートを参照して説明する。このプレセルバランス処理は、電池パック１が充電器にも負荷にも接続されていない状態、すなわち充放電時以外のときに繰り返し行われる。つまり、プレセルバランス処理は、前回行われたときから例えば数分〜数時間経過後、充放電時以外のときに行われる。

最初のステップＳ１では、電圧監視部５００が、複数の電圧センサＶ１〜Ｖ４の計測値から複数の蓄電池の電池電圧の差分を算出し、バランス時間目標値設定部６００に出力する。

次のステップＳ２では、バランス時間目標値設定部６００が、複数の蓄電池の電池電圧の差、充電時間ＣＴ及び放電時間ＤＣＴ、電流上限値Ｉｍａｘに基づいて、充電時、放電時のバランス時間目標値ＢＴｔ−Ｃ、ＢＴｔ−ＤＣを算出する。

次のステップＳ３では、バランス時間目標値設定部６００が、算出したバランス時間目標値ＢＴｔ−Ｃ、ＢＡＴ−ＤＣを記憶部８００に保存する。

次のステップＳ４では、コイル電流制御部７００が、電流上限値Ｉｍａｘ及びバランス時間目標値ＢＴｔ−Ｃ、ＢＴｔ−ＤＣに基づいて、充電開始、放電開始からバランス時間目標値ＢＴｔ−Ｃ、ＢＴｔ−ＤＣまでに複数の蓄電池の電圧をバランスさせるための、一次側コイルＬＰに供給すべきコイル電流を算出、設定する。

次のステップＳ５では、コイル電流制御部７００が、充電時及び放電時のコイル電流の設定値を記憶部８００に保存する。ステップＳ５が実行されると、フローは終了する。

以上のようにして行われるプレセルバランス処理により、理論上、電池パック１は充放電前に充放電時のセルバランスがとれた状態となる。

次に、実施例１のセルバランス制御系による蓄電状態調整処理（セルバランス処理とも呼ぶ、以下同様）について図９のフローチャートを参照して説明する。この蓄電状態調整処理は、プレセルバランス処理後、電池パック１の充放電時に行われる。具体的には、電池パック１が充電器又は負荷に接続されたときにコイル電流制御部７００により開始される。このとき、タイマ９００による計時が開始される。なお、電池パック１が充電器又は負荷に接続されたときや接続が解除されたときに、それを通知する信号（充電器接続信号、充電器接続解除信号、負荷接続信号、負荷接続解除信号）が充電器/負荷接続検知部９６０からコイル電流制御部７００に送信されるようになっている。

最初のステップＳ１１では、コイル電流制御部７００が、充電器に接続されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１２に移行し、否定されるとステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１２では、コイル電流の供給を行う。具体的には、コイル電流制御部７００が、充電時のコイル電流量の設定値（コイル電流値をパルス振幅とし供給時間をパルス幅とするパルス信号）を可変定電流回路４００に所定の時間間隔で（所定のパルス周期で）送る。このとき、可変定電流回路４００から一次側コイルＬＰに設定値のコイル電流量が所定の時間間隔で供給される。コイル電流量の供給が終わる毎に、逆起エネルギにより、一次側コイルＬＰに蓄積されたエネルギが少なくとも１つの蓄電池に対応する二次側コイルに伝達され、蓄電池間の電圧差が低減される。ステップＳ１２が実行されると、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１３では、コイル電流制御部７００が、放電時のコイル電流量の設定値（コイル電流値をパルス振幅とし供給時間をパルス幅とするパルス信号）を可変定電流回路４００に所定の時間間隔で（所定のパルス周期で）送る。このとき、可変定電流回路４００から一次側コイルＬＰに設定値のコイル電流量が供給される。コイル電流量の供給が終わると、逆起エネルギにより、一次側コイルＬＰに蓄積されたエネルギが少なくとも１つの蓄電池に対応する二次側コイルに伝達され、蓄電池間の電圧差が低減される。ステップＳ１３が実行されると、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１４では、コイル電流制御部７００が、充電時のバランス時間目標値ＢＴｔ−Ｃが経過したか否かをタイマ９００の計時によって判断する。ここでの判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ１２に戻る。

ステップＳ１５では、コイル電流制御部７００が、放電時のバランス時間目標値ＢＴｔ−ＤＣが経過したか否かをタイマ９００の計時によって判断する。ここでの判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ１３に戻る。

次に、第１実施形態の電池パック１の実施例２のセルバランス制御系について図１０を参照して説明する。

ところで、バランス時間目標値は、プレセルバランス処理によって繰り返し更新されるが、その更新直後に蓄電状態調整処理が実施されるとは限らず、その場合には、組電池１００の蓄電状態（複数の蓄電池の残量）が変化し、電力損失を抑制しつつセルバランスをとるために一次側コイルＬＰに供給すべきコイル電流量の総量が変化してしまう。

そこで、実施例２のセルバランス制御系には、図１０に示されるように、バランス時間目標値補正部６５０が設けられている。

バランス時間目標値補正部６５０は、充放電中（好ましくは充電初期）に電圧監視部５００からの複数の蓄電池の電池電圧の差ΔＶ１〜ΔＶ３を取得し、バランス時間目標値の補正値であるバランス時間目標値補正値ＢＴｔ´を算出し、記憶部８００に保存する。

ここでは、バランス時間目標値設定部６００は、プレセルバランス処理時に、バランス時間目標値ＢＴｔに加えて複数の蓄電池の電池電圧の差ΔＶ１〜ΔＶ３を記憶部８００に保存する。すなわち、プルセルバランス処理毎に、バランス時間目標値ＢＴｔとΔＶ１〜ΔＶ３が更新される。

そして、バランス時間目標値補正部６５０は、充電時、放電時のバランス時間目標値ＢＴｔ−Ｃ、ＢＴｔ−ＤＣを、充放電開始時のΔＶ１〜ΔＶ３の総和（前者）が記憶部８００に保存されたプレセルバランス処理時のΔＶ１〜ΔＶ３の総和（後者）に対して大きい場合には前者と後者の比率分だけ増加させ、小さい場合には前者と後者の比率分だけ減少させ、得られた充電時、放電時のバランス時間目標値補正値を記憶部８００に保存する。なお、前者と後者が略一致する場合（例えば両者の差が両者の平均の３％未満である場合）にはバランス時間目標値を補正しない。

次に、第１実施形態の電池パック１の実施例２のセルバランス制御系による蓄電状態調整処理について図１１のフローチャートを参照して説明する。この蓄電状態調整処理は、プレセルバランス処理後、電池パック１の充放電開始時に行われる。具体的には、電池パック１が充電器又は負荷に接続されたときにコイル電流制御部７００により開始される。このとき、タイマ９００による計時が開始される。なお、以下では、便宜上、充放電時における蓄電状態調整処理を区別することなく一括して説明する。

最初のステップＳ２１では、バランス時間目標値補正部６５０が、充放電中（好ましくは充電初期）におけるΔＶ１〜ΔＶ３の総和と、記憶部８００に保存されたプレセルバランス処理時のΔＶ１〜ΔＶ３の総和を比較する。

次のステップＳ２２では、バランス時間目標値補正部６５０が、上述のようにしてバランス時間目標値の補正が必要か否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ２３に移行し、否定されるとステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２３では、バランス時間目標値補正部６５０が、充電中におけるΔＶ１〜ΔＶ３の総和とプレセルバランス処理時のΔＶ１〜ΔＶ３の総和の比と、コイル電流量設定値に基づいてバランス時間目標値を補正する。

ステップＳ２４では、コイル電流制御部７００が、設定値のコイル電流量を供給する。

ステップＳ２５では、バランス時間目標値が経過したか否かをタイマ９００の計時により判断する。ここでの判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ２４に戻る。

次に、第１実施形態の実施例３のセルバランス制御系について図１２を参照して説明する。

ところで、バランス時間目標値及びコイル電流量設定値は、プレセルバランス処理によって繰り返し更新されるが、その更新直後に蓄電状態調整処理が実施されない場合には、その更新時から組電池１００の蓄電状態（複数の蓄電池の残量）が変化し、電力損失を抑制しつつセルバランスをとるために一次側コイルＬＰに供給すべきコイル電流量の総量が変化してしまう。

そこで、実施例３のセルバランス制御系には、図１２に示されるように、電流センサＩＳと電流監視部９５０が設けられている。

電流センサＩＳは、一次側コイルＬＰに直列に接続され、該一次側コイルＬＰに流れる電流（コイル電流）を計測する。

電流センサＩＳの計測値は電流監視部９５０に送られる。電流監視部９５０は、プレセルバランス処理時に記憶部８００に保存されたコイル電流量設定値の電流値と、充放電中（好ましくは充電初期）における電流センサＩＳの計測値の差ΔＩをとり、記憶部８００に保存する。

コイル電流制御部７００は、記憶部８００に保存された電流上限値Ｉｍａｘ、バランス時間目標値ＢＴｔ、コイル電流量設定値に基づいて、コイル電流量補正値を算出し、記憶部８００に保存する。コイル電流量設定値を補正するには、コイル電流量設定値（パルス信号）の電流値であるコイル電流設定値（パルス振幅）、電流供給時間（パルス幅）、供給時間間隔（パルス周期）の少なくとも１つを変更すれば良い。

具体的には、コイル電流制御部７００は、コイル電流量設定値を、充放電中のコイル電流量（前者）が、プレセルバランス処理時のコイル電流量設定値（後者）に対して大きい場合には前者と後者の比率分だけ減少させ、小さい場合には前者と後者の比率分だけ増加させ、得られた充電時、放電時のコイル電流量補正値を記憶部８００に保存する。なお、前者と後者が略一致する場合（例えば両者の差が両者の平均の３％未満である場合）にはコイル電流量設定値を補正しない。

次に、第１実施形態の電池パック１の実施例３のセルバランス制御系による蓄電状態調整処理について図１３のフローチャートを参照して説明する。この蓄電状態調整処理は、プレセルバランス処理後、電池パック１の充放電開始時に行われる。具体的には、電池パック１が充電器又は負荷に接続されたときにコイル電流制御部７００により開始される。このとき、タイマ９００による計時が開始される。なお、以下では、便宜上、充放電時における蓄電状態調整処理を区別することなく一括して説明する。

最初のステップＳ３１では、コイル電流制御部７００が、設定されたコイル電流量を供給する。

次のステップＳ３２では、電流監視部９５０が、電流センサＩＳの計測値を取得する。

次のステップＳ３３では、コイル電流制御部７００が、上述のようにしてコイル電流設定値の補正が必要か否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ３４に移行し、否定されるとステップＳ３６に移行する。

ステップＳ３４では、コイル電流制御部７００が、プレセルバランス処理時のコイル電流設定値と充放電中の電流センサＩＳの計測値の差ΔＩに基づいて、コイル電流量設定値を補正し、得られたコイル電流量補正値を記憶部８００に保存する。

次のステップＳ３５では、コイル電流制御部７００が、補正後の設定値のコイル電流量を供給する。

ステップＳ３６では、バランス時間目標値が経過したか否かをタイマ９００の計時により判断する。ここでの判断が肯定されるとフローは終了し、否定されると同じ判断を再び行う。

なお、上記実施例３のセルバランス制御系では、電流センサＩＳの計測値に基づいてコイル電流量を補正しているが、図１４に示される実施例４のセルバランス制御系のように、プレセルバランス処理時のΔＶ１〜ΔＶ３の総和と充放電中のΔＶ１〜ΔＶ３の総和の比に基づいて、コイル電流量設定値を補正しても良い。

また、上記実施例２のセルバランス制御系では、４つの電圧センサの計測値に基づいて、バランス時間目標値を補正しているが、図１５に示される実施例５のセルバランス制御系のように、充放電中の電流センサＩＳの計測値（前者）からプレセルバランス処理時のコイル電流設定値（後者）を引いた値ΔＩに基づいて、バランス時間目標値を補正しても良い。具体的には、ΔＩが正で大きい場合にはバランス時間目標値を減少させ、ΔＩが負で大きい場合にはバランス時間目標値を増加させ、ΔＩが略０の場合（例えばΔＩの絶対値が前者と後者の平均の３％未満である場合）には補正しない。

以下に、第２実施形態の電池パック２の実施例１のセルバランス制御系について図１６を参照して説明する。

第２実施形態の実施例１のセルバランス制御系には、図１６に示されるように、４つの一次側コイルＬＰ１〜ＬＰ４に対応する４つの可変定電流回路４００Ａ〜４００Ｄが設けられている点が、第１実施形態の実施例１のセルバランス制御系と異なる。

そして、コイル電流制御部７００は、プレセルバランス処理で記憶部８００に保存されたΔＶ１〜ΔＶ３、バランス時間目標値ＢＴｔ、電流上限値Ｉｍａｘに基づいて、４つの可変定電流回路４００Ａ〜４００Ｄの少なくとも１つに供給するコイル電流量を設定し、その設定値（コイル電流量設定値）を記憶部８００に保存する。ここでは、充放電時に、プレセルバランス処理において電池電圧が４つの蓄電池の電池電圧の平均値よりも低い蓄電池に対応する一次側コイルに対して、可変定電流回路から設定されたコイル電流量がバランス時間目標値ＢＴｔを経過するまで供給される。

以下に、第２実施形態の電池パック２の実施例２のセルバランス制御系について図１７を参照して説明する。

第２実施形態の実施例２のセルバランス制御系には、図１７に示されるように、４つの一次側コイルＬＰ１〜ＬＰ４に対応する４つの可変定電流回路４００Ａ〜４００Ｄが設けられている点が、第１実施形態の実施例２のセルバランス制御系と異なる。

そして、コイル電流制御部７００は、プレセルバランス処理で記憶部８００に保存されたΔＶ１〜ΔＶ３、バランス時間目標値ＢＴｔ、電流上限値Ｉｍａｘに基づいて、４つの可変定電流回路４００Ａ〜４００Ｄの少なくとも１つに供給するコイル電流量を設定し、その設定値（コイル電流量設定値）を記憶部８００に保存する。ここでは、充放電時に、第１実施形態の実施例２と同様に必要に応じてバランス時間目標値ＢＴｔが補正され、電池電圧が４つの蓄電池の電池電圧の平均値よりも低い蓄電池に対応する一次側コイルに可変定電流回路から設定されたコイル電流量がバランス時間目標値を経過するまで供給される。

以下に、第２実施形態の電池パック２の実施例３のセルバランス制御系について図１８を参照して説明する。

第２実施形態の実施例３のセルバランス制御系には、図１８に示されるように、４つの一次側コイルＬＰ１〜ＬＰ４に対応する４つの可変定電流回路４００Ａ〜４００Ｄと４つの電流センサＩＳ１〜ＩＳ４が設けられている点が、第１実施形態の実施例３のセルバランス制御系と異なる。

そして、コイル電流制御部７００は、プレセルバランス処理で記憶部８００に保存されたΔＶ１〜ΔＶ３、バランス時間目標値ＢＴｔ、電流上限値Ｉｍａｘに基づいて、４つの可変定電流回路４００Ａ〜４００Ｄの少なくとも１つに供給するコイル電流量を設定し、その設定値（コイル電流量設定値）を記憶部８００に保存する。ここでは、充放電時に、第１実施形態の実施例３と同様に必要に応じてバランス時間目標値ＢＴｔが補正され、電池電圧が４つの蓄電池の電池電圧の平均値よりも低い蓄電池に対応する一次側コイルに可変定電流回路から設定されたコイル電流量がバランス時間目標値を経過するまで供給される。

以下に、第２実施形態の電池パック２の実施例４のセルバランス制御系について図１９を参照して説明する。

第２実施形態の実施例４のセルバランス制御系には、図１９に示されるように、４つの一次側コイルＬＰ１〜ＬＰ４に対応する４つの可変定電流回路４００Ａ〜４００Ｄが設けられている点が、第１実施形態の実施例４のセルバランス制御系と異なる。

そして、コイル電流制御部７００は、プレセルバランス処理で記憶部８００に保存されたΔＶ１〜ΔＶ３、バランス時間目標値ＢＴｔ、電流上限値Ｉｍａｘに基づいて、４つの可変定電流回路４００Ａ〜４００Ｄの少なくとも１つに供給するコイル電流量を設定し、その設定値（コイル電流量設定値）を記憶部８００に保存する。ここでは、充放電時に、第１実施形態の実施例４と同様に必要に応じてコイル電流量設定値が補正され、電池電圧が４つの蓄電池の電池電圧の平均値よりも低い蓄電池に対応する一次側コイルに可変定電流回路から設定されたコイル電流量がバランス時間目標値を経過するまで供給される。

以下に、第２実施形態の電池パック２の実施例５のセルバランス制御系について図２０を参照して説明する。

第２実施形態の実施例５のセルバランス制御系には、図２０に示されるように、４つの一次側コイルＬＰ１〜ＬＰ４に対応する４つの可変定電流回路４００Ａ〜４００Ｄと４つの電流センサＩＳ１〜ＩＳ４が設けられている点が、第１実施形態の実施例５のセルバランス制御系と異なる。

そして、コイル電流制御部７００は、プレセルバランス処理で記憶部８００に保存されたΔＶ１〜ΔＶ３、バランス時間目標値ＢＴｔ、電流上限値Ｉｍａｘに基づいて、４つの可変定電流回路４００Ａ〜４００Ｄの少なくとも１つに供給するコイル電流量を設定し、その設定値（コイル電流量設定値）を記憶部８００に保存する。ここでは、充放電時に、第１実施形態の実施例５と同様に必要に応じてバランス時間目標値が補正され、電池電圧が４つの蓄電池の電池電圧の平均値よりも低い蓄電池に対応する一次側コイルに可変定電流回路から設定されたコイル電流量がバランス時間目標値を経過するまで供給される。

以上説明した第１及び第２実施形態の蓄電状態調整装置は、複数（例えば４つ）の蓄電池ＢＡＴ１〜ＢＡＴ４が直列に接続された組電池１００の蓄電状態を調整する蓄電状態調整装置であって、複数の蓄電池と直列に接続された一次側コイルと、複数の蓄電池それぞれと並列に接続され、一次側コイルに蓄えられたエネルギが伝達される複数の二次側コイルと、組電池１００の充電開始又は放電開始から複数の蓄電池の電圧がバランスするまでの時間であるバランス時間の目標値（バランス時間目標値）を設定し、該目標値に基づいて、一次側コイルに蓄積される総エネルギ量を調整するセルバランス制御系と、を備えている。

この場合、バランス時間目標値を適切な値に設定することで、充放電時にセルバランスするために一次側コイルに蓄積される総エネルギ量を小さくする（好ましくは極小にする）ことができる。

この結果、一次側コイルに蓄積される総エネルギ量から、実際にセルバランスするのに消費されるエネルギ量を差し引いた値であるエネルギ損失量（電力損失量）の増大を抑制することができる。

結果として、充放電時の電力損失（エネルギ損失）の増大を抑制できる。

要するに、第１及び第２実施形態において、バランス時間目標値を設定することは、セルバランスをとるための一次側コイルに蓄積される総エネルギ量（コイル電流量×供給回数（パルス数））ひいてはエネルギ損失量を設定することに他ならない。つまり、バランス時間目標値の設定次第でエネルギ損失量が変わるため、バランス時間目標値を適切に設定することは非常に重要である。

すなわち、充電時間又は放電時間が同一の条件下では、バランス時間目標値を適切に設定することで、充放電時の電力損失を極力小さくすることができる。

また、一次側コイルに蓄積されるエネルギ量を徒に大きくするための回路構成をとらなくても良いため、装置の大型化を抑制できる。

また、セルバランス制御系は、組電池１００に対して予め設定された充電時間ＣＴ又は放電時間ＤＣＴの範囲内で、一次側コイルに蓄積される総エネルギ量が所定値以下となるようにバランス時間目標値を設定し、該総エネルギ量を所定値以下となるように調整することが好ましい。

この場合、バランス時間目標値を適切な値に設定することができる。

また、セルバランス制御系は、組電池１００の充放電時以外のときに、バランス時間目標値を設定し該バランス時間目標値に基づいて一次側コイルに蓄積される総エネルギ量を設定することが好ましい。

この場合、事前にセルバランスをとることができる。この結果、充放電時には、充電開始時又は放電開始時から設定されたバランス時間目標値までに、設定された総エネルギ量を一次側コイルに供給すれば良いため、充放電時の制御を簡略化できる。

また、蓄電状態調整装置は、複数の蓄電池それぞれの電圧を計測する複数（例えば４つ）の電圧センサＶＳ１〜ＶＳ４を更に備え、セルバランス制御系は、バランス時間目標値及び複数の電圧センサの出力に基づいて一次側コイルに蓄積される総エネルギ量を調整することが好ましい。

この場合、バランス時間目標値及び充放電時の複数の蓄電池の電圧の差に応じて総エネルギ量を調整できるため、精度良くセルバランスさせることができる。

また、セルバランス制御系は、複数の電圧センサの計測値に応じてバランス時間目標値の設定を変更可能であることが好ましい。

この場合、蓄電池の蓄電状態に応じてバランス時間目標値の設定を変更できるので、バランス時間目標値が設定された後に蓄電池の蓄電状態が変化しても、その変化に対応した総エネルギ量を一次側コイルに供給できる。

また、蓄電状態調整装置は、一次側コイルに供給される電流を計測する電流センサを更に備え、セルバランス制御系は、バランス時間目標値及び電流センサの計測値に基づいて一次側コイルに蓄積される総エネルギ量を調整することが好ましい。

この場合、バランス時間目標値及び充放電時に一次側コイルに供給される電流に応じて総エネルギ量を調整できるため、精度良くセルバランスさせることができる。

また、第２実施形態では、一次側コイルは、複数の二次側コイルに対応して複数設けられ、電流センサは、複数の一次側コイルに対応して複数設けられている。

この場合、複数の一次側コイルに供給される電流を個別に計測できるため、複数の一次側コイルに供給される電流を計測値に応じて個別に調整することができる。

また、セルバランス制御系は、電流センサの計測値に応じてバランス時間目標値の設定を変更可能であることが好ましい。

この場合、蓄電池の蓄電状態に応じてバランス時間目標値の設定を変更できるので、バランス時間目標値が設定された後に蓄電池の蓄電状態が変化しても、その変化に対応した総エネルギ量を一次側コイルに供給できる。

また、セルバランス制御系は、一次側コイルに接続された可変定電流回路を含むことが好ましい。

この場合、一次側コイルに電流を安定して供給でき、かつ該電流の電流値を随時変更することができる。

また、第２実施形態では、一次側コイルは、複数の二次側コイルに対応して複数設けられ、可変定電流回路は、複数の一次側コイルに対応して複数設けられている。

この場合、複数の一次側コイルに電流を個別に安定して供給でき、かつ該電流の電流値を随時変更することができる。

また、第１及び第２実施形態の電池パック１、２は、複数の蓄電池が直列に接続された組電池１００と、該組電池１００の蓄電状態を調整する蓄電状態調整装置と、を備えている。

この場合、充放電効率に優れた電池パックを提供できる。

また、第１又は第２実施形態の電池パックと、該電池パックに接続される充電器と、該電池パックに接続される負荷と、を備える負荷システムによれば、システム全体のエネルギ効率を向上することができる。

また、第１及び第２実施形態の蓄電状態調整方法は、複数（例えば４つ）の蓄電池ＢＡＴ１〜ＢＡＴ４が直列に接続された組電池１００の蓄電状態を調整する蓄電状態調整方法であって、複数の蓄電池に対して一次側コイルが直列に接続され、複数の蓄電池それぞれに対して、一次側コイルに蓄えられたエネルギが伝達される複数の二次側コイルが並列に接続され、組電池の充電開始又は放電開始から前記複数の蓄電池の電圧がバランスするまでの時間であるバランス時間の目標値（バランス時間目標値）を設定する工程と、目標値に基づいて、一次側コイルに蓄積されるエネルギ量を調整する工程と、を含む。

この場合、バランス時間目標値を適切な値に設定することで、一次側コイルに蓄積される総エネルギ量を小さくできる。

この結果、充放電時の電力損失（エネルギ損失）の増大を抑制できる。

また、設定する工程では、組電池１００に対して予め設定された充電時間ＣＴ又は放電時間ＤＣＴの範囲内で、一次側コイルに蓄積される総エネルギ量が所定値以下となるようにバランス時間目標値を設定し、調整する工程では、該エネルギ量を所定値以下となるように調整することが好ましい。

この場合、バランス時間目標値を適切な値に設定することができる。

また、設定する工程では、組電池１００の充放電時以外のときにバランス時間目標値を設定し、調整する工程では、組電池１００の充放電時以外のときにバランス時間目標値に基づいて総エネルギ量を設定することが好ましい。

この場合、事前にセルバランスをとることができる。この結果、充放電時には、充電開始時又は放電開始時から設定されたバランス時間目標値までに、設定された総エネルギ量を一次側コイルに供給すれば良いため、充放電時の制御を簡略化できる。

なお、上記各実施形態では、コイル電流を調整するための調整部として、可変定電流回路が設けられているが、これに限らず、例えば、定電流源と、抵抗値を切り替え可能な抵抗回路や可変抵抗とを含む回路を設けても良いし、一次側コイルと組電池の接続と遮断を繰り返すスイッチング用のトランジスタを設けても良い。

また、可変定電流回路の構成は、可変定電流回路４００、４００Ａ〜４００Ｄの構成に限らず、適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、電流供給回路として、フライバックトランスが用いられているが、これに限らず、他の電流加算器を用いても良い。この場合も、バランス時間目標値に基づいて、セルバランス制御系により電流供給回路としての電流加算器を制御することが好ましい。

また、上記実施形態において、組電池を構成する蓄電池、一次側コイル、二次側コイル、電圧センサ、電流センサの個数は、適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、バランス時間目標値を、プレセルバランス処理時に設定しているが、これに代えて又は加えて、例えば充放電中に設定又は必要に応じて再設定しても良い。

また、上記実施形態では、バランス時間目標値に基づいて一次側コイルに蓄積される総エネルギ量＝コイル電流値（パルス振幅）×供給時間（パルス幅）×供給回数（パルス数）を制御しているが、これに限らず、一次側コイルに蓄積される総エネルギ量を一定にして、コイル電流値やコイル電流量（コイル電流値×供給時間）や供給回数を制御しても良い。この場合も、充電開始時又は放電開始時からバランス時間目標値までのコイル電流値やコイル電流量や供給回数を閾値未満に抑えることで電力損失の増大を抑制することができる。すなわち、電流値や電流量や供給時間を時間分散させることで電流値や電流量を小さく（好ましくは最小限）に制御でき、エネルギ損失の増大及び装置の大型化を抑制できる。

また、上記実施形態の説明で用いた具体的な数値、形状等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

以下に、発明者が上記実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。

特許文献１には、蓄電モジュールにおいて直列に接続された複数の蓄電池のセル電圧を、充電時に同一電圧にする目的で、充電電流を調整するセルバランス方式が開示されている。

しかし、高速充放電時に、電力損失の増大やモジュールの大型化を招く。

そこで、発明者は、複数の蓄電池を高速充放電する際のセルバランス時のエネルギ損失の増大や装置の大型化を抑制するために上記実施形態を発案した。

１、２…電池パック、１００…組電池、４００…可変定電流回路、６００…バランス時間目標値設定部、７００…コイル電流制御部、８００…記憶部、Ｖ１〜Ｖ４…電圧センサ、ＩＳ、ＩＳ１〜ＩＳ４…電流センサ。

特開２０１５−１５４６０６号公報

Claims (21)

1. 複数の蓄電池が直列に接続された組電池の蓄電状態を調整する蓄電状態調整装置であって、
   前記組電池の充放電中に前記複数の蓄電池の電圧をバランスさせるための電流を前記組電池に供給する電流供給回路と、
   前記組電池の充電開始又は放電開始から前記複数の蓄電池の電圧がバランスするまでの時間であるバランス時間の目標値を設定し、該目標値に基づいて、前記電流供給回路を制御する制御系と、を備える蓄電状態調整装置。
2. 前記電流供給回路は、
   前記複数の蓄電池に直列に接続された一次側コイルと、
   前記複数の蓄電池それぞれに並列に接続され、前記一次側コイルに蓄えられたエネルギが伝達される複数の二次側コイルと、を含み、
   前記制御系は、前記目標値に基づいて、前記一次側コイルに蓄積される総エネルギ量を調整することを特徴とする請求項１に記載の蓄電状態調整装置。
3. 前記制御系は、前記組電池に対して予め設定された充電時間又は放電時間の範囲内で、前記総エネルギ量が所定値以下となるように前記目標値を設定し、前記総エネルギ量を前記所定値以下となるように調整することを特徴とする請求項２に記載の蓄電状態調整装置。
4. 前記所定値は、前記目標値を前記組電池の充電開始時から前記充電時間までの任意の時間に設定したときに又は前記目標値を前記組電池の放電開始時から前記放電時間までの任意の時間に設定したときに前記複数の蓄電池の電圧をバランスさせるために必要な前記総エネルギ量の最大値と最小値の中間値以下であることを特徴とする請求項３に記載の蓄電状態調整装置。
5. 前記所定値は、前記最小値に略一致することを特徴とする請求項４に記載の蓄電状態調整装置。
6. 前記制御系は、前記組電池の充放電時以外のときに、前記目標値を設定し該目標値に基づいて前記総エネルギ量を設定することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の蓄電状態調整装置。
7. 前記目標値は、前記組電池に対して予め設定された充電時間又は放電時間に略一致することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の蓄電状態調整装置。
8. 前記複数の蓄電池それぞれの電圧を計測する複数の電圧センサを更に備え、
   前記制御系は、前記目標値及び前記複数の電圧センサの計測値に基づいて前記総エネルギ量を調整可能であることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の蓄電状態調整装置。
9. 前記制御系は、前記複数の電圧センサの計測値に応じて前記目標値の設定を変更可能であることを特徴とする請求項８に記載の蓄電状態調整装置。
10. 前記一次側コイルに供給される電流を計測する電流センサを更に備え、
    前記制御系は、前記目標値及び前記電流センサの計測値に基づいて前記総エネルギ量を調整可能であることを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の蓄電状態調整装置。
11. 前記一次側コイルは、前記複数の二次側コイルに対応して複数設けられ、
    前記電流センサは、前記複数の一次側コイルに対応して複数設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の蓄電状態調整装置。
12. 前記制御系は、前記電流センサの計測値に応じて前記目標値の設定を変更可能であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の蓄電状態調整装置。
13. 前記制御系は、前記一次側コイルに接続された可変定電流回路を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の蓄電状態調整装置。
14. 前記可変定電流回路は、前記複数の一次側コイルに対応して複数設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の蓄電状態調整装置。
15. 複数の蓄電池が直列に接続された組電池と、
    前記組電池の蓄電状態を調整する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の蓄電状態調整装置と、を備える電池パック。
16. 請求項１５に記載の電池パックと、
    前記電池パックに接続される充電器と、
    前記電池パックに接続される負荷と、を備える負荷システム。
17. 複数の蓄電池が直列に接続された組電池の蓄電状態を調整する蓄電状態調整方法であって、
    前記組電池の充放電中に前記複数の蓄電池の電圧をバランスさせるための電流が電流供給回路から前記組電池に供給され、
    前記組電池の充電開始又は放電開始から前記複数の蓄電池の電圧がバランスするまでの時間であるバランス時間の目標値を設定する工程と、
    前記目標値に基づいて、前記電流供給回路を制御する工程と、を含むことを特徴とする蓄電状態調整方法。
18. 前記電流供給回路は、
    前記複数の蓄電池に直列に接続された一次側コイルと、
    前記複数の蓄電池それぞれに並列に接続され、前記一次側コイルに蓄えられたエネルギが伝達される複数の二次側コイルと、を含み、
    前記設定する工程では、前記組電池に対して予め設定された充電時間又は放電時間の範囲内で、前記一次側コイルに蓄積される総エネルギ量が所定値以下となるように前記目標値を設定し、
    前記調整する工程では、前記総エネルギ量を前記所定値以下となるように調整することを特徴とする請求項１７に記載の蓄電状態調整方法。
19. 前記設定する工程では、前記目標値を充電開始時から前記充電時間までの任意の時間に設定したときに又は前記目標値を放電開始時から前記放電時間までの任意の時間に設定したときに前記複数の蓄電池の電圧をバランスさせるために必要な前記総エネルギ量の最大値と最小値を求め、前記所定値を前記最大値と前記最小値の中間値以下に設定することを特徴とする請求項１８に記載の蓄電状態調整装置。
20. 前記設定する工程では、前記組電池の充放電時以外のときに前記目標値を設定し、
    前記調整する工程では、前記組電池の充放電時以外のときに前記目標値に基づいて前記総エネルギ量を設定することを特徴とする請求項１８又は１９に記載の蓄電状態調整方法。
21. 複数の蓄電池が直列に接続された組電池の蓄電状態を調整する蓄電状態調整装置であって、
    前記組電池の充放電中に前記複数の蓄電池の電圧をバランスさせるための電流が電流供給回路から前記組電池に供給され、
    前記組電池の充電開始又は放電開始から前記複数の蓄電池の電圧がバランスするまでの時間であるバランス時間の目標値を設定し、該目標値に基づいて、前記電流供給回路に供給される電流の電流値、電流量及び供給回数の少なくとも１つを調整する制御系と、を備える蓄電状態調整装置。

Images