JP2021129488A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに並列接続される複数の電池を備える蓄電装置において、第１の電池を第２の電池に接続させる際、電池間に還流電流が流れることを抑制しつつ、各電池の充電率を均等化する。【解決手段】リレーＲｅａが遮断しているとともにリレーＲｅｂが導通している状態からリレーＲｅａを導通させる際、電池Ｂの充電率と電池Ｂの開回路電圧との対応関係における充電率の全領域のうちのフラット領域に電池Ｂａの充電率が含まれている場合、電池Ｂａの充電率が非フラット領域に含まれるようになるまでセルバランス回路ＳＶａにより電池Ｂａを放電させ、電池Ｂａ、Ｂｂの充電率が非フラット領域に含まれている場合で、かつ、電池Ｂａの電圧と電池Ｂｂの電圧との差が閾値Ｖｔｈ以下である場合、リレーＲｅａを導通させる。【選択図】図１

Description

本発明は、互いに並列接続される複数の電池を備える蓄電装置に関する。

蓄電装置として、互いに並列接続される複数の電池のうちの第１の電池が第１の電池以外の第２の電池から切り離されている状態から第１の電池を第２の電池に接続する際、電池間に還流電流が流れることを抑制するために、第１の電池の電圧と第２の電池の電圧とが互いに同じになったときに、第１の電池を第２の電池に接続するものがある。関連する技術として、特許文献１がある。

ところで、電池の充電率の単位変化量に対する電池の開回路電圧の変化量の割合が比較的小さい場合、電池の開回路電圧から電池の充電率を一意に推定することが難しくなるおそれがある。

そのため、上記蓄電装置では、電池の充電率の単位変化量に対する電池の開回路電圧の変化量の割合が比較的小さい場合、第１の電池の電圧と第２の電池の電圧とが互いに同じになっても、第１の電池の充電率と第２の電池の充電率とが互いに同じにならないおそれがある。各電池の充電率が均等化されていない場合、電池全体で使用可能な容量が制限されて、蓄電装置を搭載する車両の走行可能距離が短くなるおそれがある。

特開２０１７−１９５７０１号公報

本発明の一側面に係る目的は、互いに並列接続される複数の電池を備える蓄電装置において、第１の電池が第２の電池から切り離されている状態から第１の電池を第２の電池に接続する際、電池間に還流電流が流れることを抑制しつつ、各電池の充電率を均等化することである。

本発明に係る一つの形態である蓄電装置は、互いに並列接続された複数の電池と、各電池にそれぞれ直列接続された複数のリレーと、各電池をそれぞれ放電するセルバランス回路と、第１の電池に対応する第１のリレーが遮断しているとともに第２の電池に対応する第２のリレーが導通している状態から第１のリレーを導通させる際、電池の充電率と電池の開回路電圧との対応関係における充電率の全領域のうちのフラット領域に第１の電池の充電率が含まれていか否かを判定する判定部と、第１の電池の充電率がフラット領域に含まれている場合、第１の電池の充電率がフラット領域以外の非フラット領域に含まれるようになるまでセルバランス回路により第１の電池を放電させるセルバランス制御部と、第１及び第２の電池の充電率が非フラット領域に含まれている場合で、かつ、第１の電池の電圧と第２の電池の電圧との差が閾値以下である場合、第１のリレーを導通させるリレー制御部とを備える。

これにより、第１の電池を第２の電池に接続する際、電池間に還流電流が流れることを抑制しつつ、各電池の充電率を均等化することができる。

また、セルバランス制御部は、第１の電池の充電率が非フラット領域に含まれている場合で、かつ、第２の電池の充電率がフラット領域に含まれている場合、第２の電池の充電率が非フラット領域に含まれるようになるまでセルバランス回路により第２の電池を放電させるように構成してもよい。

これにより、第１の電池を第２の電池に接続する際、意図的に第２の電池を放電させることができるため、第２の電池の電圧を第１の電池の電圧に早く近づけることができる。

また、本発明に係る一つの形態である蓄電装置は、第２の電池の充電率が所定充電率より小さい場合、第２の電池の充電率より小さい第１の表示用充電率を表示部に表示させ、第１の電池の充電率が前記非フラット領域に含まれている場合で、かつ、第２の電池の充電率がフラット領域に含まれている場合で、かつ、第２の電池の充電率が所定充電率より小さい場合、第２の電池の充電率より小さく、かつ、第１の表示用充電率より大きい第２の表示用充電率を表示部に表示させる表示用充電率制御部を備えるように構成してもよい。

これにより、第１の電池を第２の電池に接続する際、車両の走行をユーザに促すことができ第２の電池の放電の機会を増加させることができるため、第２の電池の電圧を第１の電池の電圧に早く近づけることができる。

また、本発明に係る一つの形態である蓄電装置は、第２の電池の充電率が第１の満充電判定閾値以上になると、第２の電池が満充電状態であると判断し、第１の電池の充電率が非フラット領域に含まれている場合で、かつ、第２の電池の充電率がフラット領域に含まれている場合、第１の満充電判定閾値を第１の満充電判定閾値より小さい第２の満充電判定閾値に切り替える満充電判定制御部を備えるように構成してもよい。

これにより、第１の電池を第２の電池に接続する際、充電後の第２の電池の容量が通常時より小さくなるため、第２の電池の電圧を第１の電池の電圧に早く近づけることができる。

本発明によれば、互いに並列接続される複数の電池を備える蓄電装置において、第１の電池が第２の電池から切り離されている状態から第１の電池を第２の電池に接続する際、電池間に還流電流が流れることを抑制しつつ、各電池の充電率を均等化することができる。

第１実施形態の蓄電装置の一例を示す図である。 記憶部に記憶されている情報の一例を示す図である。 第１実施形態のリレー制御処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態のリレー制御処理の一例を示すフローチャートである。 第３実施形態の蓄電装置の一例を示す図である。 第３実施形態のリレー制御処理の一例を示すフローチャートである。 第４実施形態の蓄電装置の一例を示す図である。 第４実施形態のリレー制御処理の一例を示すフローチャートである。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の蓄電装置の一例を示す図である。

図１に示す蓄電装置１は、電動フォークリフトなどの産業車両や電気自動車などの車両Ｖｅに搭載され、電池Ｂａ、Ｂｂと、電流計２ａ、２ｂと、温度計３ａ、３ｂと、監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４ａ、４ｂと、リレーＲｅａ、Ｒｅｂと、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、セルバランス回路ＣＶａ、ＣＶｂと、電池ＥＣＵ５とを備える。

車両Ｖｅは、蓄電装置１の他に、車両Ｖｅの走行用のモータＭと、モータＭを駆動するインバータ回路Ｉｎｖと、インバータ回路Ｉｎｖの動作を制御するとともに車両Ｖｅの外部に設けられる充電器Ｃｈと通信を行う車両ＥＣＵ６と、表示部７とを備える。

インバータ回路Ｉｎｖは、スイッチを備え、そのスイッチが繰り返しオン、オフすることにより、電池Ｂａ、Ｂｂから供給される直流電力を交流電力に変換してモータＭに供給する。また、インバータ回路Ｉｎｖは、スイッチが繰り返しオン、オフすることにより、モータＭから供給される交流電力（回生電力）を直流電力に変換して電池Ｂａ、Ｂｂに供給する。

車両ＥＣＵ６は、プロセッサや記憶部などを備えて構成され、インバータ回路Ｉｎｖのスイッチのオン、オフを制御する制御信号のデューティ比を変化させることにより、インバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂａ、Ｂｂに供給される電力または電池Ｂａ、Ｂｂからインバータ回路Ｉｎｖに供給される電力を変化させる。車両ＥＣＵ６の機能を電池ＥＣＵ５の機能に含ませて電池ＥＣＵ５と車両ＥＣＵ６とを統合し、その統合後の電池ＥＣＵ５を蓄電装置１または車両Ｖｅに設けてもよい。

電池Ｂａ、Ｂｂは、互いに並列接続され、インバータ回路Ｉｎｖに接続されている。また、電池Ｂａ、Ｂｂは、充電器Ｃｈが充電ケーブルなどを介して車両Ｖｅに接続されているとき、充電器Ｃｈに接続される。

電池Ｂａは、互いに直列接続される電池Ｂａ１、Ｂａ２により構成される。なお、電池Ｂａ１、Ｂａ２は、それぞれ、１つ以上のリチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池により構成される。

電池Ｂｂは、互いに直列接続される電池Ｂｂ１、Ｂｂ２により構成される。なお、電池Ｂｂ１、Ｂｂ２は、それぞれ、１つ以上のリチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池により構成される。

電池Ｂａ１のプラス端子は電池Ｂｂ１のプラス端子に接続されている。電池Ｂａ１のマイナス端子は電池Ｂａ２のプラス端子に接続されている。電池Ｂａ２のマイナス端子は、電流計２ａ、リレーＲｅａ、リレーＲｅｂ、及び電流計２ｂを介して電池Ｂｂ２のマイナス端子に接続されている。また、電池Ｂａ１のプラス端子と電池Ｂｂ１のプラス端子との接続点はインバータ回路Ｉｎｖのプラス端子に接続されている。リレーＲｅａとリレーＲｅｂとの接続点はスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介してインバータ回路Ｉｎｖのマイナス端子に接続されている。また、充電器Ｃｈが充電ケーブルなどを介して車両Ｖｅに接続されているとき、電池Ｂａ１のプラス端子と電池Ｂｂ１のプラス端子との接続点が充電器Ｃｈのプラス端子に接続され、リレーＲｅａとリレーＲｅｂとの接続点がスイッチＳＷ１、ＳＷ３を介して充電器Ｃｈのマイナス端子に接続される。また、電池Ｂａ１のプラス端子は監視ＥＣＵ４ａの入力端子Ｉｎ１に接続され、電池Ｂａ１のマイナス端子と電池Ｂａ２のプラス端子との接続点は監視ＥＣＵ４ａの入力端子Ｉｎ２に接続され、電池Ｂａ２のマイナス端子は監視ＥＣＵ４ａの入力端子Ｉｎ３に接続されている。また、電池Ｂｂ１のプラス端子は監視ＥＣＵ４ｂの入力端子Ｉｎ１に接続され、電池Ｂｂ１のマイナス端子と電池Ｂｂ２のプラス端子との接続点は監視ＥＣＵ４ｂの入力端子Ｉｎ２に接続され、電池Ｂｂ２のマイナス端子は監視ＥＣＵ４ｂの入力端子Ｉｎ３に接続されている。なお、電池Ｂａ、Ｂｂを特に区別しない場合、単に、電池Ｂとする。また、蓄電装置１において、互いに並列接続される電池Ｂの数は３つ以上でもよい。また、各電池Ｂにおいて、互いに直列接続される電池の数は３つ以上でもよい。また、互いに直列接続される電池の充電率の最大値、最小値、または平均値を、各電池Ｂの充電率としてもよい。

電流計２ａは、シャント抵抗などにより構成され、電池Ｂａ（電池Ｂａ１、Ｂａ２）に流れる電流を検出し、その検出した電流を監視ＥＣＵ４ａに送る。

電流計２ｂは、シャント抵抗などにより構成され、電池Ｂｂ（電池Ｂｂ１、Ｂｂ２）に流れる電流を検出し、その検出した電流を監視ＥＣＵ４ｂに送る。

温度計３ａは、サーミスタなどにより構成され、電池Ｂａ（電池Ｂａ１、Ｂａ２）の温度を検出し、その検出した温度を監視ＥＣＵ４ａに送る。

温度計３ｂは、サーミスタなどにより構成され、電池Ｂｂ（電池Ｂｂ１、Ｂｂ２）の温度を検出し、その検出した温度を監視ＥＣＵ４ｂに送る。

監視ＥＣＵ４ａは、プロセッサや記憶部などを備えて構成され、電池Ｂａ１、Ｂａ２のそれぞれの電圧を検出する。すなわち、監視ＥＣＵ４ａは、入力端子Ｉｎ２と入力端子Ｉｎ３との間にかかる電圧を、電池Ｂａ２の電圧として検出し、入力端子Ｉｎ１と入力端子Ｉｎ３との間にかかる電圧から電池Ｂａ２の電圧を減算した電圧を、電池Ｂａ１の電圧として検出する。また、監視ＥＣＵ４ａは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信などを用いて、検出した電圧、電流計２ａにより検出された電流、及び温度計３ａにより検出された温度を電池ＥＣＵ５に送信する。

監視ＥＣＵ４ｂは、プロセッサや記憶部などを備えて構成され、電池Ｂｂ１、Ｂｂ２のそれぞれの電圧を検出する。すなわち、監視ＥＣＵ４ｂは、入力端子Ｉｎ２と入力端子Ｉｎ３との間にかかる電圧を、電池Ｂｂ２の電圧として検出し、入力端子Ｉｎ１と入力端子Ｉｎ３との間にかかる電圧から電池Ｂｂ２の電圧を減算した電圧を、電池Ｂｂ１の電圧として検出する。また、監視ＥＣＵ４ｂは、ＣＡＮ通信などを用いて、検出した電圧、電流計２ｂにより検出された電流、及び温度計３ｂにより検出された温度を電池ＥＣＵ５に送信する。

なお、監視ＥＣＵ４ａ、４ｂを特に区別しない場合、単に、監視ＥＣＵ４とする。また、互いに並列接続される電池Ｂと同じ数の監視ＥＣＵ４が蓄電装置１に備えられるものとする。

リレーＲｅａ、Ｒｅｂは、それぞれ、半導体スイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor））または電磁式リレーなどにより構成される。なお、リレーＲｅａ、Ｒｅｂは、電池Ｂａ、Ｂｂのプラス端子側に接続されていてもよい。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、それぞれ、半導体スイッチまたは電磁式リレーなどにより構成される。なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、電池Ｂａ、Ｂｂのプラス端子側に接続されていてもよい。

リレーＲｅａ、Ｒｅｂが導通しているとき、スイッチＳＷ１、ＳＷ２が導通し、スイッチＳＷ３が遮断すると、インバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂａ、Ｂｂに電力を供給することが可能な状態になるとともに、電池Ｂａ、Ｂｂからインバータ回路Ｉｎｖに電力を供給することが可能な状態になる。また、リレーＲｅａ、Ｒｅｂが導通しているときで、かつ、充電器Ｃｈが車両Ｖｅに接続されているとき、スイッチＳＷ１、ＳＷ３が導通し、スイッチＳＷ２が遮断すると、充電器Ｃｈから電池Ｂａ、Ｂｂに電力が供給することが可能な状態になる。インバータ回路Ｉｎｖまたは充電器Ｃｈから電池Ｂａ、Ｂｂに電力が供給されると、電池Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂｂ１、Ｂｂ２が充電され電池Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂｂ１、Ｂｂ２の充電率（満充電容量に対する容量の割合）及び電圧が増加し、電池Ｂａ、Ｂｂからインバータ回路Ｉｎｖに電力が供給されると、電池Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂｂ１、Ｂｂ２が放電され電池Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂｂ１、Ｂｂ２の充電率及び電圧が減少する。

セルバランス回路ＣＶａは、抵抗Ｒａ１、Ｒａ２と、スイッチＳａ１、Ｓａ２とを備える。

抵抗Ｒａ１及びスイッチＳａ１は、互いに直列接続されているとともに、電池Ｂａ１に並列接続されている。すなわち、抵抗Ｒａ１の一方端子が電池Ｂａ１のプラス端子に接続され、抵抗Ｒａ１の他方端子がスイッチＳａ１の一方端子に接続され、スイッチＳａ１の他方端子が電池Ｂａ１のマイナス端子に接続されている。スイッチＳａ１が遮断状態から導通状態に切り替わると、抵抗Ｒａ１により電池Ｂａ１が放電して、電池Ｂａ１の充電率及び電圧が減少する。

抵抗Ｒａ２及びスイッチＳａ２は、互いに直列接続されているとともに、電池Ｂａ２に並列接続されている。すなわち、抵抗Ｒａ２の一方端子が電池Ｂａ２のプラス端子に接続され、抵抗Ｒａ２の他方端子がスイッチＳａ２の一方端子に接続され、スイッチＳａ２の他方端子が電池Ｂａ２のマイナス端子に接続されている。スイッチＳａ２が遮断状態から導通状態に切り替わると、抵抗Ｒａ２により電池Ｂａ２が放電して、電池Ｂａ２の充電率及び電圧が減少する。

なお、抵抗Ｒａ１、Ｒａ２を特に区別しない場合、単に、抵抗Ｒａとする。また、スイッチＳａ１、Ｓａ２を特に区別しない場合、単に、スイッチＳａとする。また、電池Ｂａにおいて、互いに直列接続される電池の数が３つ以上である場合、互いに直列接続される抵抗Ｒａ及びスイッチＳａが各電池にそれぞれ並列接続され、何れかのスイッチＳａが遮断状態から導通状態に切り替わることにより各電池が選択的に放電する。

セルバランス回路ＣＶｂは、抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２と、スイッチＳｂ１、Ｓｂ２とを備える。

抵抗Ｒｂ１及びスイッチＳｂ１は、互いに直列接続されているとともに、電池Ｂｂ１に並列接続されている。すなわち、抵抗Ｒｂ１の一方端子が電池Ｂｂ１のプラス端子に接続され、抵抗Ｒｂ１の他方端子がスイッチＳｂ１の一方端子に接続され、スイッチＳｂ１の他方端子が電池Ｂｂ１のマイナス端子に接続されている。スイッチＳｂ１が遮断状態から導通状態に切り替わると、抵抗Ｒｂ１により電池Ｂｂ１が放電して、電池Ｂｂ１の充電率及び電圧が減少する。

抵抗Ｒｂ２及びスイッチＳｂ２は、互いに直列接続されているとともに、電池Ｂｂ２に並列接続されている。すなわち、抵抗Ｒｂ２の一方端子が電池Ｂｂ２のプラス端子に接続され、抵抗Ｒｂ２の他方端子がスイッチＳｂ２の一方端子に接続され、スイッチＳｂ２の他方端子が電池Ｂｂ２のマイナス端子に接続されている。スイッチＳｂ２が遮断状態から導通状態に切り替わると、抵抗Ｒｂ２により電池Ｂｂ２が放電して、電池Ｂｂ２の充電率及び電圧が減少する。

なお、抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２を特に区別しない場合、単に、抵抗Ｒｂとする。また、スイッチＳｂ１、Ｓｂ２を特に区別しない場合、単に、スイッチＳｂとする。また、電池Ｂｂにおいて、互いに直列接続される電池の数が３つ以上である場合、互いに直列接続される抵抗Ｒｂ及びスイッチＳｂが各電池にそれぞれ並列接続され、何れかのスイッチＳｂが遮断状態から導通状態に切り替わることにより各電池が選択的に放電する。

また、セルバランス回路ＣＶａ、ＣＶｂを特に区別しない場合、単に、セルバランス回路ＣＶとする。また、互いに並列接続される電池Ｂと同じ数のセルバランス回路ＣＶが蓄電装置１に備えられるものとする。

電池ＥＣＵ５は、記憶部５１と、プロセッサ５２とを備える。

記憶部５１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。また、記憶部５１は、後述する、電池Ｂの充電率と電池Ｂの開回路電圧とが対応付けられている情報Ｄ１（ＳＯＣ−ＯＣＶ特性）、及び、推定される電池Ｂの充電率と表示部７に表示される表示用充電率とが対応付けられている情報Ｄ２などを記憶している。

図２（ａ）は、情報Ｄ１の一例を示す図である。なお、図２（ａ）に示す２次元座標の横軸は電池Ｂの充電率［％］を示し、縦軸は電池Ｂの開回路電圧［Ｖ］を示している。また、図２（ａ）に示す実線は電池Ｂの正極材にリン酸鉄リチウム（LiFePO4）を用いた場合の情報Ｄ１を示している。また、電池Ｂの充電率の全領域（０〜１００［％］）のうち、充電率の単位変化量に対する開回路電圧の変化量の割合（図２（ａ）に示す実線の傾き）が所定値以下である場合に対応する領域をフラット領域とし、フラット領域以外の領域を非フラット領域とする。または、電池Ｂの充電率の全領域のうち、充電率の単位変化量に対する開回路電圧の変化量が監視ＥＣＵ４の検出誤差より小さい場合に対応する領域をフラット領域とし、フラット領域以外の領域を非フラット領域とする。

フラット領域では、充電率の単位変化量に対する開回路電圧の変化量の割合が比較的小さくなるため、電池Ｂの充電率がフラット領域に含まれる場合、分極による開回路電圧の誤差などにより、開回路電圧から充電率を一意に求めることが難しくなるおそれがある。そのため、電池Ｂａ、Ｂｂの充電率がフラット領域に含まれる場合、電池Ｂａの開回路電圧と電池Ｂｂの開回路電圧とを互いに一致させても、電池Ｂａ、Ｂｂの充電率が均等化しないおそれがある。

そこで、実施形態の蓄電装置１では、後述するように、電池Ｂａに対応するリレーＲｅａが遮断しているとともに電池Ｂｂに対応するリレーＲｅｂが導通している状態からリレーＲｅａを導通させる際、フラット領域に電池Ｂａの充電率が含まれている場合、電池Ｂａの充電率が非フラット領域に含まれるようになるまでセルバランス回路ＣＶａにより電池Ｂａ１、Ｂａ２を放電させ、電池Ｂａ、Ｂｂの充電率が非フラット領域に含まれている場合で、かつ、電池Ｂａの電圧と電池Ｂｂの電圧との差ΔＶが閾値Ｖｔｈ以下である場合、リレーＲｅａを導通させることで、電池Ｂａを電池Ｂｂに接続させる。

図２（ｂ）は、情報Ｄ２の一例を示す図である。なお、図２（ｂ）に示す２次元座標の横軸は推定される電池Ｂの充電率［％］を示し、縦軸は表示用充電率［％］を示している。また、図２（ｂ）に示す実線は、通常時（電池Ｂに異常が発生していない場合や再接続可能な電池Ｂが存在しない場合）、表示部７に表示用充電率を表示させる際に使用される情報Ｄ２を示している。図２（ｂ）に示す破線は、電池Ｂの充電率と表示用充電率とが互いに一致する場合の充電率と表示用充電率との対応関係を示している。図２（ｂ）に示す一点鎖線は、再接続可能な電池Ｂを他の電池Ｂに再接続させる際、再接続可能な電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれている場合で、かつ、他の電池Ｂがフラット領域に含まれている場合、表示部７に表示用充電率を表示させる際に使用される情報Ｄ２´を示している。

図２（ｂ）に示す情報Ｄ２では、９０［％］の充電率に対応する表示用充電率が１００［％］であり、２０［％］の充電率に対応する表示用充電率が０［％］である。すなわち、推定される充電率が所定充電率ＳＯＣより大きい場合、表示部７に表示される充電率は、推定される充電率より大きくなり、推定される充電率が所定充電率ＳＯＣより小さい場合、表示部７に表示される充電率は、推定される充電率より小さくなる。なお、所定充電率ＳＯＣは、図２（ｂ）に示す２次元座標において、実線と破線との交点に対応する充電率とする。

図２（ｂ）に示す情報Ｄ２´では、９０［％］の充電率に対応する表示用充電率が１００［％］であり、１０［％］の充電率に対応する表示用充電率が０［％］である。すなわち、推定される充電率が所定充電率ＳＯＣ´より大きい場合、表示部７に表示される充電率は、推定される充電率より大きくなり、推定される充電率が所定充電率ＳＯＣ´より小さい場合、表示部７に表示される充電率は、推定される充電率より小さく、かつ、情報Ｄ１を用いて表示される充電率より大きくなる。なお、所定充電率ＳＯＣ´は、図２（ｂ）に示す２次元座標において、一点鎖線と破線との交点に対応する充電率とする。

プロセッサ５２は、推定タイミングになると、後述する電圧法または電流積算法により、電池Ｂの充電率を推定する。例えば、プロセッサ５２は、車両Ｖｅのイグニッションのオフ時や充電器Ｃｈによる電池Ｂの充電終了時など、電池Ｂに電流が流れなくなったタイミングを推定タイミングとして、電圧法により、電池Ｂの充電率を推定する。また、プロセッサ５２は、車両Ｖｅのイグニッションのオン時や充電器Ｃｈによる電池Ｂの充電時など、電池Ｂに電流が流れているとき、一定時間が繰り返し経過するタイミングを推定タイミングとして、電流積算法により、電池Ｂの充電率を推定する。また、プロセッサ５２は、記憶部５１に記憶されている情報Ｄ２を参照して、推定した充電率に対応する表示用充電率を求め、その求めた表示用充電率を車両ＥＣＵ６に送信する。車両ＥＣＵ６は、プロセッサ５２から送信された表示用充電率を表示部７に表示させる。

＜電圧法＞
プロセッサ５２は、記憶部５１に記憶されている情報Ｄ１を参照して、監視ＥＣＵ４から送信される電流がゼロまたは略ゼロであるときに監視ＥＣＵ４から送信される電圧と同じ開回路電圧に対応する充電率を、今回の推定タイミングにおける電池Ｂの充電率とする。

＜電流積算法＞
プロセッサ５２は、「充電率［％］＝前回の推定タイミングで推定した充電率［％］＋（前回の推定タイミングから今回の推定タイミングまでの間に電池Ｂに流れた電流の積算値［Ａｈ］／電池Ｂの満充電容量［Ａｈ］）×１００」の計算結果を、今回の推定タイミングにおける電池Ｂの充電率とする。

また、プロセッサ５２は、セルバランス制御部５２１と、判定部５２２と、リレー制御部５２３とを備える。なお、プロセッサ５２が記憶部５１に記憶されているプログラムを実行することにより、セルバランス制御部５２１、判定部５２２、及びリレー制御部５２３が実現される。

セルバランス制御部５２１は、電池Ｂａ１、Ｂａ２の開回路電圧を均等化させることにより、電池Ｂａ１、Ｂａ２の充電率を均等化させる。例えば、セルバランス制御部５２１は、電池Ｂａ１、Ｂａ２の開回路電圧の差ΔＶａが閾値Ｖａｔｈ以上である場合で、かつ、電池Ｂａ１の開回路電圧が電池Ｂａ２の開回路電圧より大きい場合、差ΔＶａが閾値Ｖａｔｈより小さくなるまで、スイッチＳａ１を導通させるとともにスイッチＳａ２を遮断させる。

また、セルバランス制御部５２１は、電池Ｂｂ１、Ｂｂ２の開回路電圧を均等化させることにより、電池Ｂｂ１、Ｂｂ２の充電率を均等化させる。例えば、セルバランス制御部５２１は、電池Ｂｂ１、Ｂｂ２の開回路電圧の差ΔＶｂが閾値Ｖｂｔｈ以上である場合で、かつ、電池Ｂｂ１の開回路電圧が電池Ｂｂ２の開回路電圧より大きい場合、差ΔＶｂが閾値Ｖｂｔｈより小さくなるまで、スイッチＳｂ１を導通させるとともにスイッチＳｂ２を遮断させる。

推定部５２２は、電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれているか否かを判定する。例えば、推定部５２２は、記憶部５１に記憶されている情報Ｄ１を参照して、電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率が非フラット領域内に存在する場合、電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれていると判定する。

リレー制御部５２３は、電池Ｂに異常が発生したか否かを判断する。例えば、リレー制御部５２３は、監視ＥＣＵ４から送信される電圧が過電圧閾値以上になると、または、監視ＥＣＵ４から送信される電流が過電流閾値以上になると、または、監視ＥＵＣ４から送信される温度が過温度閾値以上になると、電池Ｂに異常が発生したと判断する。

また、リレー制御部５２３は、電池Ｂに異常が発生したと判断すると、異常が発生した電池Ｂを他の電池Ｂから切り離すために、異常が発生した電池Ｂに対応するリレーＲｅを遮断させる。

また、リレー制御部５２３は、異常が発生していた電池Ｂが正常に戻り、他の電池Ｂに再接続させることが可能か否かを判断する。例えば、リレー制御部５２３は、監視ＥＣＵ４から送信される電圧が過電圧閾値より小さくなると、または、監視ＥＣＵ４から送信される電流が過電流閾値より小さくなると、または、監視ＥＵＣ４から送信される温度が過温度閾値より小さくなると、異常が発生していた電池Ｂを他の電池Ｂに再接続させることが可能であると判断する。

また、セルバランス制御部５２１、判定部５２２、及びリレー制御部５２３は、再接続可能な電池Ｂを他の電池Ｂに再接続させるためのリレー制御処理を実行する。

図３は、リレー制御処理の一例を示すフローチャートである。

まず、リレー制御部５２３は、電池Ｂに異常が発生したか否かを判断する（ステップＳ１）。

次に、リレー制御部５２３は、電池Ｂに異常が発生したと判断すると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、異常が発生した電池Ｂ（第１の電池）に対応するリレーＲｅ（第１のリレー）を遮断させるとともに他の電池Ｂ（第２の電池）に対応するリレーＲｅ（第２のリレー）を導通させることにより、異常が発生した電池Ｂを他の電池Ｂから切り離し（ステップＳ２）、異常が発生していた電池Ｂを他の電池Ｂに再接続させることが可能であるか否か判断する（ステップＳ３）。

次に、判定部５２２は、異常が発生していた電池Ｂを他の電池Ｂに再接続させることが可能であると判断されると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、再接続可能な電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれているか否かを判定する（ステップＳ４）。

次に、セルバランス制御部５２１は、再接続可能な電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれていないと判定されると（ステップＳ４：Ｎｏ）、再接続可能な電池Ｂに対応するスイッチＳを導通させることにより、再接続可能な電池Ｂを放電させる（ステップＳ５）。

次に、リレー制御部５２３は、再接続可能な電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれていると判定されると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、再接続可能な電池Ｂ以外の他の電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれ、かつ、再接続可能な電池Ｂの電圧と他の電池Ｂの電圧との差ΔＶが閾値Ｖｔｈ以下になるまで、待機する（ステップＳ６：Ｎｏ、ステップＳ７：Ｎｏ）。すなわち、リレー制御部５２３は、接続可能な電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれると、他の電池Ｂの電力がモータＭなどで消費されることにより、他の電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれ、かつ、差ΔＶが閾値Ｖｔｈ以下になるまで待つ。

一方、リレー制御部５２３は、他の電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれ（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、かつ、差ΔＶが閾値Ｖｔｈ以下になると（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、再接続可能な電池Ｂに対応するリレーＲｅを導通させることにより、再接続可能な電池Ｂを他の電池Ｂに再接続させる（ステップＳ８）。

これにより、第１実施形態の蓄電装置１では、電池Ｂａに対応するリレーＲｅａが遮断しているとともに電池Ｂｂに対応するリレーＲｅｂが導通している状態からリレーＲｅａを導通させる際、フラット領域に電池Ｂａの充電率が含まれている場合、電池Ｂａの充電率が非フラット領域に含まれるようになるまでセルバランス回路ＣＶａにより電池Ｂａを放電させ、電池Ｂａ、Ｂｂの充電率が非フラット領域に含まれている場合で、かつ、電池Ｂａの電圧と電池Ｂｂの電圧との差ΔＶが閾値Ｖｔｈ以下である場合、リレーＲｅａを導通させることができる。そのため、再接続可能な電池Ｂを他の電池Ｂに接続する際、電池Ｂ間に還流電流が流れることを抑制しつつ、各電池Ｂの充電率を均等化することができる。

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態におけるリレー制御処理の一例を示すフローチャートである。なお、蓄電装置１の構成は、図１に示す蓄電装置１の構成と同様とする。また、図４に示すステップＳ１〜Ｓ８は、図３に示すステップＳ１〜Ｓ８と同様であるため、その説明を省略する。

セルバランス制御部５２１は、再接続可能な電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれていると判定され（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、再接続可能な電池Ｂ以外の他の電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれていないと判定されると（ステップＳ６：Ｎｏ）、他の電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれるようになるまで、他の電池Ｂに対応するスイッチＳを導通させることにより、他の電池Ｂを放電させる（ステップＳ９）。

第２実施形態の蓄電装置１によれば、再接続可能な電池Ｂを他の電池Ｂに接続する際、意図的に他の電池Ｂを放電させることで、他の電池Ｂの電圧を再接続可能な電池Ｂの電圧に早く近づけることができる。

＜第３実施形態＞
図５は、第３実施形態の蓄電装置１の一例を示す図である。なお、図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図５に示す蓄電装置１において、図１に示す蓄電装置１と異なる点は、プロセッサ５２がさらに表示用充電率制御部５２４を備えている点である。なお、プロセッサ５２が記憶部５１に記憶されているプログラムを実行することにより、表示用充電率制御部５２４が実現される。

図６は、第３実施形態のリレー制御処理の一例を示すフローチャートである。なお、図６に示すステップＳ１〜Ｓ８は、図３や図４に示すステップＳ１〜Ｓ８と同様であり、その説明を省略する。なお、表示用充電率制御部５２４は、通常時、推定される電池Ｂの充電率が所定充電率（例えば、図２（ｂ）に示す所定充電率ＳＯＣ）より小さい場合、電池Ｂの充電率より小さい表示用充電率ＳＯＣ１（第１の表示用充電率）を表示部７に表示させる。例えば、表示用充電率制御部５２４は、記憶部５１に記憶されている情報Ｄ２を参照して、推定される電池Ｂの充電率に対応する表示用充電率を、表示用充電率ＳＯＣ１として表示部７に表示させる。

表示用充電率制御部５２４は、再接続可能な電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれている場合で（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、かつ、他の電池Ｂの充電率がフラット領域に含まれている場合で（ステップＳ６：Ｎｏ）、かつ、他の電池Ｂの充電率が所定充電率（例えば、図２（ｂ）に示す所定充電率ＳＯＣ´）より小さい場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、他の電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれるようになるまで、表示用充電率ＳＯＣ２（第２の表示用充電率）を表示部７に表示させる（ステップＳ１１）。例えば、表示用充電率制御部５２４は、記憶部５１に記憶されている情報Ｄ２´を参照して、推定される他の電池Ｂの充電率に対応する表示用充電率を、表示用充電率ＳＯＣ２として表示部７に表示させる。なお、表示用充電率ＳＯＣ２は、推定される他の電池Ｂの充電率より小さく、かつ、表示用充電率ＳＯＣ１より大きいものとする。

また、表示用充電率制御部５２４は、再接続可能な電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれている場合で（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、かつ、他の電池Ｂの充電率がフラット領域に含まれている場合で（ステップＳ６：Ｎｏ）、かつ、他の電池Ｂの充電率が所定充電率より大きい場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ステップＳ７の処理に移行する。

第３実施形態の蓄電装置１によれば、再接続可能な電池Ｂを他の電池Ｂに接続する際、表示部７に表示される充電率が比較的小さい場合に車両Ｖｅの継続的な走行をユーザに促すことができ他の電池Ｂの放電の機会を増加させることができるため、他の電池Ｂの電圧を再接続可能な電池Ｂの電圧に早く近づけることができる。

＜第４実施形態＞
図７は、第４実施形態の蓄電装置１の一例を示す図である。なお、図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図７に示す蓄電装置１において、図１に示す蓄電装置１と異なる点は、プロセッサ５２がさらに満充電判定制御部５２５を備えている点である。なお、プロセッサ５２が記憶部５１に記憶されているプログラムを実行することにより、満充電判定制御部５２５が実現される。

図８は、第４実施形態のリレー制御処理の一例を示すフローチャートである。なお、図８示すステップＳ１〜Ｓ８は、図３、図４、図６に示すステップＳ１〜Ｓ８と同様であり、その説明を省略する。なお、満充電判定閾値変更部５２５は、通常時、推定される電池Ｂの充電率が満充電判定閾値ＳＯＣｔｈ１（第１の満充電判定閾値）以上になると、その電池Ｂが満充電状態であると判断する。

満充電判定閾値変更部５２５は、再接続可能な電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれている場合で（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、かつ、他の電池Ｂの充電率がフラット領域に含まれている場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、他の電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれるようになるまで、満充電判定閾値ＳＯＣｔｈ１を満充電判定閾値ＳＯＣｔｈ１より小さい満充電判定閾値ＳＯＣｔｈ２（第２の満充電判定閾値）に切り替える（ステップＳ１２）。

第４実施形態の蓄電装置１によれば、再接続可能な電池Ｂを他の電池Ｂに接続する際、充電後の他の電池Ｂの容量が通常時より小さくなるため、他の電池Ｂの電圧を再接続可能な電池Ｂの電圧に早く近づけることができる。

＜プロセッサ５２の他の動作＞
図１に示すプロセッサ５２は、ユーザによるイグニッションスイッチの操作によりイグニッションオフからイグニッションオンに切り替わった旨を車両ＥＣＵ６から受信すると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を遮断状態から導通状態に切り替えるとともにスイッチＳＷ３を遮断状態のままにし、電池Ｂの充電率に応じた入力電力指令値Ｗｉｎまたは出力電力指令値Ｗｏｕｔを車両ＥＣＵ６に送信する。

また、プロセッサ５２は、電池Ｂの充電率が第１の下限閾値以下になると、制限後の出力電力指令値Ｗｏｕｔを車両ＥＣＵ６に送信し、その充電率が第１の上限閾値以上になると、制限後の入力電力指令値Ｗｉｎを車両ＥＣＵ６に送信する。車両ＥＣＵ６は、出力電力指令値Ｗｏｕｔに応じた電力が電池Ｂからインバータ回路Ｉｎｖに供給されるようにインバータ回路Ｉｎｖの動作を制御するとともに、入力電力指令値Ｗｉｎに応じた電力がインバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂに供給されるようにインバータ回路Ｉｎｖの動作を制御する。車両ＥＣＵ６は、出力電力指令値Ｗｏｕｔまたは入力電力指令値Ｗｉｎが制限されると、インバータ回路Ｉｎｖのスイッチのオン、オフを制御する制御信号のデューティ比を小さくすることにより、電池Ｂからインバータ回路Ｉｎｖに供給される電力またはインバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂに供給される電力を制限する。

また、プロセッサ５２は、電池Ｂの充電率が第１の下限閾値より小さい第２の下限閾値以下になると、または、電池Ｂの充電率が第１の上限閾値より大きい第２の上限閾値以上になると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を遮断することにより、電池Ｂからインバータ回路Ｉｎｖに電力が供給されること、インバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂに電力が供給されること、及び充電器Ｃｈから電池Ｂに電力が供給されることを禁止する。なお、第２の下限閾値は、電池Ｂが過放電状態になる直前の電池Ｂの充電率とし、第２の上限閾値は、電池Ｂが過充電状態になる直前の電池Ｂの充電率とする。これにより、電池Ｂが過充電状態または過放電状態になることを防止することができる。

また、プロセッサ５２は、スイッチＳＷ１を導通させているとき、監視ＥＣＵ４から送信される電圧が過電圧閾値以上になると、または、監視ＥＣＵ４から送信される電流が過電流閾値以上になると、または、監視ＥＵＣ４から送信される温度が過温度閾値以上になると、電池Ｂに異常が発生したと判断し、その旨を車両ＥＣＵ６に送信する。車両ＥＣＵ６は、電池Ｂに異常が発生した旨を受信すると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を遮断することにより、電池Ｂからインバータ回路Ｉｎｖに電力が供給されること、インバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂに電力が供給されること、及び充電器Ｃｈから電池Ｂに電力が供給されることを禁止する。

また、プロセッサ５２は、ユーザによるイグニッションスイッチの操作によりイグニッションオンからイグニッションオフに切り替わった旨を車両ＥＣＵ６から受信すると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を導通状態から遮断状態に切り替えるとともにスイッチＳＷ３を遮断状態のままにする。

また、プロセッサ５２は、充電器Ｃｈと車両Ｖｅとが充電ケーブルを介して接続された後、電池Ｂの充電開始指示を車両ＥＣＵ６から受信すると、スイッチＳＷ１、ＳＷ３を導通させるとともにスイッチＳＷ２を遮断状態にし、電池Ｂの充電率に応じた電流指令値を車両ＥＣＵ６に送信する。車両ＥＣＵ６は、電流指令値に応じた電流が充電器Ｃｈから電池Ｂに供給されるように電流指令値を充電器Ｃｈに送信する。

本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１ 蓄電装置
２ａ、２ｂ 電流計
３ａ、３ｂ 温度計
４ａ、４ｂ 監視ＥＣＵ
５ 電池ＥＣＵ
６ 車両ＥＣＵ
７ 表示部
５１ 記憶部
５２ プロセッサ
５２１ セルバランス制御部
５２２ 判定部
５２３ リレー制御部
５２４ 表示用充電率制御部
５２５ 満充電判定制御部
Ｖｅ 車両
Ｉｎｖ インバータ回路
Ｍ モータ
Ｃｈ 充電器
Ｂａ、Ｂｂ 電池
ＣＶａ、ＣＶｂ セルバランス回路
Ｒｅａ、Ｒｅｂ リレー
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３ スイッチ

Claims (4)

1. 互いに並列接続された複数の電池と、
   前記各電池にそれぞれ直列接続された複数のリレーと、
   前記各電池をそれぞれ放電するセルバランス回路と、
   第１の電池に対応する第１のリレーが遮断しているとともに第２の電池に対応する第２のリレーが導通している状態から前記第１のリレーを導通させる際、前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧との対応関係における充電率の全領域のうちのフラット領域に前記第１の電池の充電率が含まれていか否かを判定する判定部と、
   前記第１の電池の充電率が前記フラット領域に含まれている場合、前記第１の電池の充電率が前記フラット領域以外の非フラット領域に含まれるようになるまで前記セルバランス回路により前記第１の電池を放電させるセルバランス制御部と、
   前記第１及び第２の電池の充電率が前記非フラット領域に含まれている場合で、かつ、前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧との差が閾値以下である場合、前記第１のリレーを導通させるリレー制御部と、
   を備える蓄電装置。
2. 請求項１に記載の蓄電装置であって、
   前記セルバランス制御部は、前記第１の電池の充電率が前記非フラット領域に含まれている場合で、かつ、前記第２の電池の充電率が前記フラット領域に含まれている場合、前記第２の電池の充電率が前記非フラット領域に含まれるようになるまで前記セルバランス回路により前記第２の電池を放電させる
   ことを特徴とする蓄電装置。
3. 請求項１に記載の蓄電装置であって、
   前記第２の電池の充電率が所定充電率より小さい場合、前記第２の電池の充電率より小さい第１の表示用充電率を表示部に表示させ、前記第１の電池の充電率が前記非フラット領域に含まれている場合で、かつ、前記第２の電池の充電率が前記フラット領域に含まれている場合で、かつ、前記第２の電池の充電率が前記所定充電率より小さい場合、前記第２の電池の充電率より小さく、かつ、前記第１の表示用充電率より大きい第２の表示用充電率を前記表示部に表示させる表示用充電率制御部を備える
   ことを特徴とする蓄電装置。
4. 請求項１に記載の蓄電装置であって、
   前記電池の充電率が第１の満充電判定閾値以上になると、前記電池が満充電状態であると判断し、前記第１の電池の充電率が前記非フラット領域に含まれている場合で、かつ、前記第２の電池の充電率が前記フラット領域に含まれている場合、前記第１の満充電判定閾値を前記第１の満充電判定閾値より小さい第２の満充電判定閾値に切り替える満充電判定制御部を備える
   ことを特徴とする蓄電装置。
   

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