JP2017169366A - 電池装置、セルバランス装置およびセルバランス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池モジュールが充放電されていても正確なセルバランス処理を実行できる電池装置、セルバランス装置およびセルバランス方法を提供する。【解決手段】直列接続された複数の二次電池（セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ）を含む電池モジュール２０と、複数の二次電池のそれぞれの動作時の温度を計測する計温部１４と、複数の二次電池のそれぞれの充電率の上限値を計温部によって計測された温度に基づいて設定し、電池モジュールの充放電時において上限値以下となるように複数の二次電池のそれぞれの充電率を調整する制御部１０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電池モジュールの劣化を抑止する電池装置、セルバランス装置およびセルバランス方法に関する。

自動車等の車両には、リチャージャブル・バッテリ（二次電池）が搭載されることが多い。このような二次電池は、例えばエンジン等から伝達される機械的運動エネルギーをオルタネーターで変換して得られる電気エネルギーを蓄積（充電）し、車両を駆動するためのモータへ電気エネルギーを供給（放電）する。

二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池は、高温になるほど劣化しやすく、また、充電率が高いほど劣化しやすい特性がある。複数のリチウムイオン二次電池のセルを直列に接続した電池モジュールにおいて、充放電が繰り返されると、各セルの充電率（充電量）に差が生じることがある。また、リチウムイオン二次電池では使用環境によって各セルに温度差が生じ得る。このような充電率や温度のばらつきによって一部のセルの劣化が促進されるとリチウムイオン二次電池の寿命が短くなるおそれがある。

例えば、特許文献１には、温度の高いリチウムイオン二次電池ほど充電率を小さくする制御を実行することで、セル間の劣化のばらつきを少なくして、電池モジュールの長寿命化を図る技術が記載されている。

特開２０１４−１７１３２３号公報

特許文献１の技術では、各セルの充電率および温度を測定して、それらを相対的に比較した上でセルバランス処理を実行する。ここで、セルバランス処理とは、電池モジュールの長寿命化を図るために、電池モジュールの各電池セルの充電率を調整する処理をいう。このセルバランス処理の実行中に電池モジュールの充放電が行われると、各セルの充電率が変動してしまうため、これらの比較結果に変動が生じて正しい結果が得られない。そこで、特許文献１の技術では、電池モジュールが使用されていない状況（例えば、車両のキースイッチがオフとなって一定時間が経過した場合）でのみセルバランス処理を実行する。これに対して、電池モジュールが充放電されていても正確なセルバランス処理を実行できる技術が求められていた。

前記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、電池モジュールが充放電されていても正確なセルバランス処理を実行できる電池装置、セルバランス装置およびセルバランス方法を提供することにある。

前記課題を解決するために第１の観点に係る電池装置は、直列接続された複数の二次電池を含む電池モジュールと、前記複数の二次電池のそれぞれの動作時の温度を計測する計温部と、前記複数の二次電池のそれぞれの充電率の上限値を前記計温部によって計測された温度に基づいて設定し、前記電池モジュールの充放電時において前記上限値以下となるように前記複数の二次電池のそれぞれの充電率を調整する制御部と、を備える。

また、第２の観点に係る電池装置は、第１の観点の電池装置において、前記制御部が、前記計温部によって計測された温度が高い二次電池ほど、前記上限値が小さくなるように設定する。

また、第３の観点に係る電池装置は、第１または第２の観点の電池装置において、前記複数の二次電池のそれぞれについて製造からの経過時間を計測する計時部を備え、前記制御部が、前記計時部によって計測された経過時間が所定の時間を過ぎた二次電池の前記上限値を調整する。

また、第４の観点に係る電池装置は、第１から第３のいずれか一つの観点の電池装置において、前記制御部が、前記電池モジュールの充電時に、前記上限値が放電時よりも小さくなるように調整する。

また、第５の観点に係る電池装置は、第１から第４のいずれか一つの観点の電池装置において、前記複数の二次電池のそれぞれに並列に接続され、相互に直列接続されたスイッチと抵抗とを有するセルバランス回路を備え、前記制御部は、前記セルバランス回路のスイッチのそれぞれを切り替えることによって前記複数の二次電池のそれぞれの充電率を調整する。

また、第６の観点に係るセルバランス装置は、直列接続された複数の二次電池を含む電池モジュールと接続されるセルバランス装置であって、前記複数の二次電池のそれぞれの動作時の温度を計測する計温部と、前記複数の二次電池のそれぞれの充電率の上限値を前記計温部によって計測された温度に基づいて設定し、前記電池モジュールの充放電時において前記上限値以下となるように前記複数の二次電池のそれぞれの充電率を調整する制御部と、を備える。

また、第７の観点に係るセルバランス方法は、直列接続された複数の二次電池を含む電池モジュールと接続されるセルバランス装置が実行するセルバランス方法であって、前記複数の二次電池のそれぞれの動作時の温度を計測する計温ステップと、前記複数の二次電池のそれぞれの充電率の上限値を前記計温ステップにおいて計測された温度に基づいて設定するステップと、前記電池モジュールの充放電時において前記上限値以下となるように前記複数の二次電池のそれぞれの充電率を調整するステップと、を含む。

第１の観点に係る電池装置によれば、制御部は複数の二次電池について動作時の温度に基づいて充電率の上限値を設定する。そして、制御部は複数の二次電池のそれぞれの充電率について上限値以下となるように調整するセルバランス処理を実行する。制御部は各セルの充電率を既知の（上記設定済みの）上限値と比較すればよいため、電池モジュールの充放電が行われている間でもセルバランス処理を実行できる。つまり、相対的に各セルの充電率を比較する場合のような結果変動が生じることはない。本観点に係る電池装置は、電池モジュールが充放電されていても正確なセルバランス処理を実行できる。

また、第２の観点に係る電池装置によれば、計測された温度が高い二次電池ほど、上限値が小さくなるように設定する。本観点に係る電池装置は、二次電池間での劣化のばらつきがより少なくなり、電池モジュールの長寿命化の効果を高められる。

また、第３の観点に係る電池装置によれば、二次電池のそれぞれについて製造からの経過時間が所定の時間を過ぎた場合に上限値を調整する。本観点に係る電池装置は、二次電池の経年劣化を反映するセルバランス処理を実行できる。

また、第４の観点に係る電池装置によれば、電池モジュールの充電時に、上限値が放電時よりも小さくなるように調整する。例えば、充電によって増加すると見込まれる充電率の最大増加量を最初の上限値（第１上限値）から減じた上限値（第２上限値）を調整後の上限値としてもよい。このとき、制御部は、調整後の上限値以下となるように二次電池の充電率を調整する。本観点に係る電池装置は、充電による二次電池の充電率変動を考慮したより慎重なセルバランス処理を実行することができる。

また、第５の観点に係る電池装置によれば、二次電池に並列に接続される直列接続されたスイッチと抵抗とを有するセルバランス回路を備える。本観点に係る電池装置は、このスイッチのオンとオフとを切り替えることにより、効率的に充電率を調整できる。

また、第６の観点に係るセルバランス装置によれば、制御部は複数の二次電池について動作時の温度に基づいて充電率の上限値を設定する。そして、制御部は複数の二次電池のそれぞれの充電率について上限値以下となるように調整する。本観点に係るセルバランス装置は、電池モジュールが充放電されていても正確に二次電池の充電率を調整することができる。

また、第７の観点に係るセルバランス方法によれば、複数の二次電池について動作時の温度に基づいて充電率の上限値を設定するステップと、複数の二次電池のそれぞれの充電率について上限値以下となるように調整するステップと、を含む。本観点に係るセルバランス方法は、電池モジュールが充放電されていても正確に二次電池の充電率を調整することができる。

第１実施形態に係る電池装置を示すブロック図である。 図２（Ａ）は充電率の上限値を設定する処理を示す図である。図２（Ｂ）は充電率の上限値を更新する処理を示す図である。 第１実施形態に係る電池装置で実行されるセルの充電率の調整処理を示す図である。 図４（Ａ）は比較例のセルの経年劣化を例示する図である。図４（Ｂ）は第１実施形態に係る電池装置のセルの経年劣化を例示する図である。 第２実施形態に係る電池装置で実行されるセルの充電率の調整処理を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
（全体構成）
まず、第１実施形態に係る電池装置１の全体構成を、図１を参照しながら説明する。電池装置１は、電池モジュール２０と、セルバランス装置２とを備える。

電池モジュール２０は、直列接続されたセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを備える。セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃはリチウムイオン二次電池である。本実施形態において、電池モジュール２０は自動車等の車両に搭載されている。電池モジュール２０を充電器によって充電する場合には、車両のシステムによってスイッチ１００が図１のａ側に接続される。車両の走行時には、車両のシステムによってスイッチ１００が図１のｂ側に接続されて、電池モジュール２０は放電して電気負荷（例えば車両の駆動モータ等）へ電気エネルギーを供給する。なお、本実施形態において、電池モジュール２０は３つのセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを備えるが複数であれば特に限定されない。また、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは二次電池であれば特にリチウムイオン電池に限定されず、他の種類の電池（例えばリチウムポリマー電池等）であってもよい。また、電池モジュール２０は、車両の走行時に放電するだけでなく、車両の機械的運動エネルギーをオルタネーターで変換して得られる電気エネルギーを充電してもよい。

セルバランス装置２は、制御部１０と、計時部１２と、計温部１４と、記憶部１６と、電圧センサ１８と、セルバランス回路３０と、を備える。セルバランス装置２は、電池モジュール２０と接続されてセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの充電率を調整するセルバランス処理を実行し、電池モジュール２０の長寿命化を図る装置である。

セルバランス回路３０は、相互に接続された抵抗３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃと、スイッチ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃと、を備える。図１に示されるように、セルバランス回路３０は、抵抗３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃとスイッチ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃとが交互に直列接続された構成を有する。そして、抵抗３１Ａとスイッチ３２Ａとはセル２１Ａに並列に接続される。同様に、抵抗３１Ｂとスイッチ３２Ｂとはセル２１Ｂに並列に接続され、抵抗３１Ｃとスイッチ３２Ｃとはセル２１Ｃに並列に接続される。スイッチ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは個別に制御部１０によってオン（電気的な接続状態）またはオフ（電気的な切断状態）に設定される。例えばスイッチ３２Ａがオンになるとセル２１Ａの電力が抵抗３１Ａによって熱に変換されるので、セル２１Ａの充電率を調整する（下げる）ことができる。同様に、スイッチ３２Ｂ，３２Ｃがそれぞれオンになることで、セル２１Ｂ，２１Ｃのそれぞれの充電率を調整することができる。つまり、本実施形態に係る電池装置１では、セルバランス回路３０のスイッチ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃのオンとオフとを切り替えることにより、効率的に、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの充電率を調整できる。

計温部１４は、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのそれぞれの動作時の温度を計測する。計温部１４が計測したセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの温度は、制御部１０に出力されて、制御部１０によって記憶部１６に記憶される。ここで、動作時の温度とはセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが使用される状況での温度をいう。本実施形態でセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが使用される状況とは、例えば、電池モジュール２０が搭載されている車両のエンジンが動いており、移動のために走行、停車等している場合である。

電圧センサ１８は、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのそれぞれの電圧を計測する。電圧センサ１８が計測したセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの電圧は制御部１０に出力される。セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの電圧の情報は制御部１０によって記憶部１６に記憶されてもよい。セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの充電率は電圧と対応づけられるため、公知の手法で電圧から充電率を算出可能である。

計時部１２は、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのそれぞれについて製造からの経過時間を計測する。計時部１２は、時間を計測するカウンタ回路を備えていてもよいし、他のシステム（例えば車両のシステム等）から時間情報を取得してもよい。セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのそれぞれの製造時刻は記憶部１６に記憶されている。計時部１２は、記憶部１６から取得した製造時刻と現在時刻との差を演算で求めることで、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの製造からの経過時間を計測して制御部１０に出力する。

記憶部１６は、制御部１０がセルバランス処理で用いる情報（例えばセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの動作時の温度、電圧、製造時刻等）を記憶する。記憶部１６は例えば各種のメモリやハードディスク等であってもよい。記憶部１６に記憶された情報は、制御部１０および計時部１２によって読み出されて、制御部１０によって更新される。また、制御部１０がプログラムを読み込むことによりセルバランス装置２のセルバランス処理が実行される場合には、記憶部１６はプログラムの格納場所であってもよい。

制御部１０は、セルバランス装置２を制御してセルバランス処理を実行する。制御部１０は、例えば特定のプログラムを読み込むことにより特定の機能を実現するＣＰＵである。制御部１０は、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃについて動作時の温度に基づいて充電率の上限値を設定する。そして、制御部１０はセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのそれぞれの充電率が上限値以下となるように調整する。また、制御部１０は、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが製造から所定の時間が経過した場合に上限値を調整する。セルバランス処理の詳細については後述する。

（セルバランス処理）
以下に、本実施形態に係る電池装置１のセルバランス装置２が実行するセルバランス処理（すなわち、セルバランス方法）について説明する。セルバランス処理は、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの上限値を設定する処理（第１の処理）、必要に応じて上限値を更新する処理（第２の処理）、およびセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの充電率を調整する処理（第３の処理）を実行する。ここで、セルバランス処理の用語は、狭義には第３の処理だけを指すものとして使用されるが、本明細書においては第１〜第３の処理を含むものとしてセルバランス処理の言葉を用いる。

（第１の処理）
図２（Ａ）は充電率の上限値を設定する処理（第１の処理）を示す図である。第１の処理は、例えば電池モジュール２０が車両に搭載されて初めて使用されるときに１回実行されればよい。

制御部１０は、計温部１４が計測したセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのそれぞれの動作時の温度を取得する（ステップＳ１）。そして、制御部１０は温度の情報をセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと対応付けて記憶部１６に記憶させる。

制御部１０は、温度の高さに応じてセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの充電率の上限値を設定する（ステップＳ２）。このとき、制御部１０は、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのうち計測された温度が高いものほど、上限値が小さくなるように設定する。一般に電池の劣化は温度、電圧、および時間（製造からの経過時間）に依存し、動作時の温度が高い電池ほど経年劣化の度合いが大きい。そこで、温度が高いものほど上限値を小さくして、劣化を抑制する効果を高めることによって、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃでの劣化のばらつきを少なくする。このことにより、電池モジュール２０の長寿命化の効果を高めることができる。制御部１０は、設定した上限値をセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと対応付けて記憶部１６に記憶させる。なお、上限値の具体例については後述する。

（第２の処理）
図２（Ｂ）は充電率の上限値を更新する処理（第２の処理）を示す図である。第２の処理は、経年劣化の影響をセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの上限値に適切に反映するための処理であり、所定の条件が満たされた場合に、または、定期的に実行されてもよい。所定の条件は、例えば「電池モジュール２０の１０回の使用毎」、「車両のキースイッチがオフとなって一定時間が経過」等である。また、定期的とは、例えば数日毎、数か月毎、１年毎等である。

制御部１０は、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの製造からの経過時間を計時部１２から取得する（ステップＳ１０）。ここで、経過時間は、計時部１２が記憶部１６から取得した製造時刻と現在時刻との差を求めることで算出される。セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのそれぞれの製造時刻は、例えば第１の処理が実行される際に制御部１０によって記憶部１６に記憶される。

制御部１０は、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのうち、製造からの経過時間が所定の時間を過ぎたものがあるかを判定する。所定の時間は、例えば１年、３年、１０年である。製造からの経過時間が所定の時間を過ぎたセルがなければ（ステップＳ１１のＮｏ）、制御部１０は第２の処理を終了する。もし、製造からの経過時間が所定の時間を過ぎたセルがあれば（ステップＳ１１のＹｅｓ）、制御部１０は所定の時間を過ぎたセルの上限値を更新する（ステップＳ１２）。具体的には制御部１０は、所定の時間を過ぎたセルの上限値を低くする。第２の処理によって、セルバランス処理にセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの経年劣化が反映される。

（第３の処理）
図３はセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの充電率の調整処理（第３の処理）を示す図である。第３の処理は、例えばいつでも実行され得る処理であり、例えば車両のキースイッチがオンとなった場合に実行されてもよい。

制御部１０は、充電率の調整対象としてセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのうちの一つを選択する（ステップＳ３１）。ここでは、制御部１０がセル２１Ａを選択したとして説明する。

制御部１０は、電圧センサ１８が計測したセル２１Ａの電圧を取得する（ステップＳ３２）。そして、制御部１０は電圧からセル２１Ａの充電率を算出する。充電率の算出には公知の手法を用いることができる。

制御部１０は、記憶部１６からセル２１Ａの充電率の上限値を読み出し、上限値と算出したセル２１Ａの充電率とを比較する。制御部１０は、セル２１Ａの充電率が上限値を超えない場合には（ステップＳ３３のＮｏ）、ステップＳ３５の処理に進む。制御部１０は、セル２１Ａの充電率が上限値を超える場合には（ステップＳ３３のＹｅｓ）、セルバランス回路３０のスイッチ３２Ａをオンにしてセル２１Ａを放電させる（ステップＳ３４）。制御部１０は、セル２１Ａの充電率が上限値以下となるまで、スイッチ３２Ａをオンにし続ける。例えば、制御部１０は、新たに電圧センサ１８が計測したセル２１Ａの電圧を取得して、上限値と新たに算出したセル２１Ａの充電率とを比較してスイッチ３２Ａをオフにするタイミングを決定してもよい。また、制御部１０は、ステップＳ３３においてセル２１Ａの充電率と上限値との差を求めて、その差に基づいてスイッチ３２Ａをオンにし続ける時間（例えば１秒）を決定してもよい。

そして、制御部１０は、充電率の調整対象としてセル２１Ｂおよびセル２１Ｃが残っているので（ステップＳ３５のＹｅｓ）、ステップＳ３１の処理に戻る。そして、制御部１０は、セル２１Ｂおよびセル２１Ｃの充電率の調整を終えると（ステップＳ３５のＮｏ）、第３の処理を終了する。

（電池容量の変化例）
以下では、本実施形態に係る電池装置１のセルバランス処理の利点を明確にするために、当該セルバランス処理を実行しない場合と、実行する場合の電池容量の変化例を示す。

直列接続された複数の二次電池（セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ）を含む電池モジュール２０では、内部の二次電池（セル２１Ｂ）は周囲の二次電池（セル２１Ａ，２１Ｃ）の発熱の影響をうけて温度が上がりやすいため、周囲の二次電池に比べて劣化が進みやすい。さらに、内部の二次電池（セル２１Ｂ）は劣化によって内部抵抗が増加する傾向があり、内部抵抗の発熱の影響でさらに温度が上がりやすい。

図４（Ａ）は、セルバランス処理を実行しない比較例の二次電池の電池容量の経年劣化を例示する図である。図４（Ａ）に示されるように、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの初期の電池容量は１００［Ａｈ］である。そして、直列接続されたセル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのうち両端のセル２１Ａ，２１Ｃの電池容量は、１年後に９５［Ａｈ］、３年後に９０［Ａｈ］、１０年後に８５［Ａｈ］と経年劣化する。一方、内部のセル２１Ｂは劣化が進みやすく、セル２１Ｂの電池容量は、１年後に９０［Ａｈ］、３年後に８０［Ａｈ］、１０年後に７０［Ａｈ］と経年劣化する。ここで、図４（Ａ）の例では、セル２１Ｂの温度は、セル２１Ａおよびセル２１Ｃに比べて１５度高いとしている。一般的に、温度が１５度高くなるとリチウムイオン二次電池の劣化の進行は２倍速くなる。また、電池モジュール２０の電池容量は、最も容量の小さい二次電池（セル２１Ｂ）によって制限されることになる。特定の二次電池（最も劣化するセル、この例ではセル２１Ｂ）の劣化を抑えることができれば、電池モジュール２０の電池容量の低下を抑えて長寿命化を図ることができる。

図４（Ｂ）は、本実施形態に係る電池装置１のセルバランス処理を実行した場合の二次電池の電池容量の経年劣化を例示する図である。温度条件については図４（Ａ）と同じである。また、両端のセル２１Ａ，２１Ｃの初期の電池容量および電池容量の経年劣化は図４（Ａ）の場合と同じである。図４（Ｂ）で、内部のセル２１Ｂは、初期の電池容量が９７［Ａｈ］となっている。これは、本実施形態に係る電池装置１のセルバランス処理によって、上限値を９７［Ａｈ］として充電率を調整しているからである。つまり、内部のセル２１Ｂについても初期の電池容量を１００［Ａｈ］とできるが、敢えて９７［Ａｈ］を上限値として内部のセル２１Ｂの劣化速度を緩やかにしている。このことにより、内部のセル２１Ｂの電池容量の経年劣化は、１年後に９２［Ａｈ］、３年後に８７［Ａｈ］、１０年後に８２［Ａｈ］と抑えられている。つまり、電池モジュール２０の電池容量の低下は抑制されており長寿命化している。

図４（Ｂ）の例では、図４（Ａ）に比べてセル２１Ｂの劣化が半減している。例えば１年後から３年後までの劣化は５［Ａｈ］に抑えられている。上記のように、一般に電池の劣化は温度、電圧、および時間（製造からの経過時間）に依存し、電圧については低いほど劣化が抑えられる。例えば４．２［Ｖ］までの電圧で使用可能な電池をＸ［Ｖ］で保管した場合、劣化比率Ｒは一例として以下の式で与えられる。ここで、劣化比率Ｒは、二次電池の劣化（容量の低下）の度合いを、使用可能な最大電圧（ここでは４．２［Ｖ］）での劣化を基準として相対的に示すものである。

Ｒ＝（Ｘ／４．２）¹¹

劣化を半減させる場合、劣化比率Ｒは０．５であり、このときのＸはおよそ３．９４［Ｖ］である。ここで、４つのリチウムイオン二次電池を直列に接続するモジュールの例では、充電率の３％の変化は開放電圧の１［Ｖ］の変化（１つのリチウムイオン二次電池当たり０．２５［Ｖ］）に対応する。４．２［Ｖ］と３．９４［Ｖ］の差は約０．２５［Ｖ］であるため、充電率の上限値を３％低下させることで劣化比率Ｒが０．５程度になることが期待される。そこで、図４（Ｂ）の例ではセル２１Ｂの初期の上限値を９７［Ａｈ］としている。ここで電池の劣化は温度にも依存する。仮に内部のセル２１Ｂの温度が両端のセル２１Ａ，２１Ｃより１５℃より高い場合（例えば３０℃の場合）には、充電率の上限値を３％よりも大きく低下させる。

以上のように、本実施形態に係る電池装置１によれば、制御部１０は複数の二次電池（セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ）について動作時の温度に基づいて充電率の上限値を設定する（第１の処理）。そして、制御部１０は複数の二次電池のそれぞれの充電率について上限値以下となるように調整する（第３の処理）。本実施形態に係る電池装置１のセルバランス処理は、相対的に各セルの充電率を比較するものではない。そのため、電池モジュール２０の充放電の間にセルバランス処理が実行されても従来技術のような結果変動が生じることはない。そのため、本実施形態に係る電池装置１は、電池モジュール２０が充放電されていても正確なセルバランス処理を実行できる。

［第２実施形態］
以下に、第２実施形態に係る電池装置１のセルバランス処理について説明する。重複説明を回避するために、第１実施形態と異なる「第３の処理」についてのみ説明する。本実施形態において、第３の処理は第１上限値と第２上限値とを用いる。第１上限値は第１実施形態の上限値に対応する。第２上限値は、第１上限値から所定の値を減じて得られる上限値であり、電池モジュール２０が充電中である場合に第１上限値に代わって用いられる。

図５は、本実施形態における、セル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの充電率の調整処理（第３の処理）を示す図である。ステップＳ３１およびステップＳ３２は、第１実施形態（図３）と同じであるため説明を省略する。

ステップＳ３２の処理の後に、制御部１０は電池モジュール２０が充電中であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。本実施形態において、制御部１０は車両のシステムによってスイッチ１００が図１のａ側とｂ側のどちらに接続されているかの情報を取得して電池モジュール２０の動作を知ることができる。制御部１０は、電池モジュール２０が充電中でないと判定すると（ステップＳ４０のＮｏ）ステップＳ３３の処理に進む。そして、制御部１０は、電池モジュール２０が充電中であると判定すると（ステップＳ４０のＹｅｓ）、上限値を調整するステップＳ４１の処理に進む。

制御部１０は、ステップＳ４１において、第１の処理または第２の処理で設定された第１上限値に代えて、第２上限値を新たな上限値とする処理を行う。第２上限値は、第１上限値から所定の値を減じて得られる。所定の値は、例えば第３の処理の実行中に充電によって増加すると見込まれる充電率の最大増加量であるが、予め定められた固定値であってもよい。

制御部１０は、記憶部１６からセル２１Ａの充電率の上限値を読み出し、上限値と算出したセル２１Ａの充電率とを比較する（ステップＳ３３）。このときの上限値は、電池モジュール２０が充電中でない（例えば放電時）場合には最初の上限値（第１上限値）であるが、電池モジュール２０が充電中であれば第１上限値よりも小さい第２上限値である。

ここで、第１実施形態において、第３の処理の実行中に電池モジュール２０が充電中であれば、制御部１０がステップＳ３３において充電率が上限値（第１上限値）を超えないと判定した後に、増加した充電率が上限値（第１上限値）を超える可能性があった。本実施形態においては、電池モジュール２０が充電中であれば予め充電による増加分を減じた上限値（第２上限値）を用いるので、第３の処理の実行中に判定結果の相違が生じることはない。ここで、制御部１０はステップＳ３３の判定を実行した後に、上限値を最初の上限値（第１上限値）に戻す。ステップＳ３４およびステップＳ３５は、第１実施形態（図３）と同じであるため説明を省略する。

本実施形態に係る電池装置１によれば、第１実施形態で説明した効果に加えて、充電による二次電池の充電率変動を考慮したより慎重なセルバランス処理を実行できるという効果を奏する。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段及びステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段及びステップを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば電池装置１は、制御部１０が計時部１２を含む構成であってもよいし、計時部１２の機能を制御部１０が実行して独立の計時部１２が省略された構成であってもよい。

１ 電池装置
２ セルバランス装置
１０ 制御部
１２ 計時部
１４ 計温部
１６ 記憶部
１８ 電圧センサ
２０ 電池モジュール
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ セル
３０ セルバランス回路
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 抵抗
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，１００ スイッチ

Claims (7)

1. 直列接続された複数の二次電池を含む電池モジュールと、
   前記複数の二次電池のそれぞれの動作時の温度を計測する計温部と、
   前記複数の二次電池のそれぞれの充電率の上限値を前記計温部によって計測された温度に基づいて設定し、前記電池モジュールの充放電時において前記上限値以下となるように前記複数の二次電池のそれぞれの充電率を調整する制御部と、を備える電池装置。
2. 前記制御部は、
   前記計温部によって計測された温度が高い二次電池ほど、前記上限値が小さくなるように設定する、請求項１に記載の電池装置。
3. 前記複数の二次電池のそれぞれについて製造からの経過時間を計測する計時部を備え、
   前記制御部は、
   前記計時部によって計測された経過時間が所定の時間を過ぎた二次電池の前記上限値を調整する、請求項１または２に記載の電池装置。
4. 前記制御部は、
   前記電池モジュールの充電時に、前記上限値が放電時よりも小さくなるように調整する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電池装置。
5. 前記複数の二次電池のそれぞれに並列に接続され、相互に直列接続されたスイッチと抵抗とを有するセルバランス回路を備え、
   前記制御部は、
   前記セルバランス回路のスイッチのそれぞれを切り替えることによって前記複数の二次電池のそれぞれの充電率を調整する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電池装置。
6. 直列接続された複数の二次電池を含む電池モジュールと接続されるセルバランス装置であって、
   前記複数の二次電池のそれぞれの動作時の温度を計測する計温部と、
   前記複数の二次電池のそれぞれの充電率の上限値を前記計温部によって計測された温度に基づいて設定し、前記電池モジュールの充放電時において前記上限値以下となるように前記複数の二次電池のそれぞれの充電率を調整する制御部と、を備えるセルバランス装置。
7. 直列接続された複数の二次電池を含む電池モジュールと接続されるセルバランス装置が実行するセルバランス方法であって、
   前記複数の二次電池のそれぞれの動作時の温度を計測する計温ステップと、
   前記複数の二次電池のそれぞれの充電率の上限値を前記計温ステップにおいて計測された温度に基づいて設定するステップと、
   前記電池モジュールの充放電時において前記上限値以下となるように前記複数の二次電池のそれぞれの充電率を調整するステップと、を含むセルバランス方法。

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