JP3764667B2 - 組電池の充電状態調整方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次電池からなる単位セルを複数個直列に接続して構成され、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池の充電状態を調整する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド電気自動車においては、ニッケル−水素電池やリチウム電池といった２次電池を単位セルとしてこれらを複数個直列接続した組電池が、電動モータの電源として用いられている。
【０００３】
そして、上述した組電池には、充放電を繰り返すうちに、各単位セルの充電状態（ＳＯＣ）に基づく端子電圧にばらつきが生じ、これを放置したまま充電を行うと一部の単位セルが過充電状態となりかねず、また、そのような状態を繰り返し発生させると、各単位セル毎に劣化の進行にばらつきが生じてしまう、という問題があることが知られている。
【０００４】
そこで、特開平１０−２５７６８３号公報では、電圧制御回路により検出される各単位セルの端子電圧の差が所定値以上となったならば、端子電圧の高い方の単位セルによってチョークコイルに電流を一時的に流し、その後、チョークコイルに蓄積された電磁エネルギーによって端子電圧の低い方の単位セルを充電することで、各単位セルの端子電圧のばらつきを解消することが提案されている。
【０００５】
また、特開２０００−８３３２７号公報では、各単位セルの端子電圧の高低に応じて論理回路が出力する信号により放電回路のスイッチを開閉させて、端子電圧の高い単位セルを放電させることで、全ての単位セルを端子電圧の最も低い単位セルと同じ端子電圧にすることで、各単位セルの端子電圧のばらつきを解消することが提案されている。
【０００６】
さらに、特開２０００−９２７３３号公報では、端子間電圧検出器により検出した各単位セルの端子電圧をＭＰＵに取り込んで比較し、許容範囲を超える差が各単位セルの端子電圧間に生じた際に、バイパス回路を閉成させて端子電圧の高い単位セルを選択的に放電させて、各単位セルの端子電圧の差を許容範囲内に納めることで、各単位セルの端子電圧のばらつきを解消することが提案されている。
【０００７】
ところが、特開２０００−８３３２７号や特開２０００−９２７３３号の各公報により提案された解消法では、いずれも、端子電圧の高い単位セルを放電させるため、電気エネルギーが無駄に消費されてしまうという不具合がある。
【０００８】
その点、端子電圧の高い方の単位セルによりチョークコイルに蓄積した電磁エネルギーで端子電圧の低い方の単位セルを充電するという、特開平１０−２５７６８３号公報により提案された従来の解消法は、電気エネルギーが無駄に消費されることがない分、有利であると言える。
【０００９】
しかし、特開平１０−２５７６８３号、特開２０００−８３３２７号、及び、特開２０００−９２７３３号の各公報により提案された解消法では、各単位セルの端子電圧の検出や高低比較が必要となることから、低電圧系の端子電圧検出回路や、高低比較のための複雑な論理回路系を、高電圧となる組電池から電気的に分離して、単位セルの数に応じた規模で設けなければならず、それに伴い回路構成が複雑かつ大型化してしまうという不具合がある。
【００１０】
この点、特開平１０−２２５００５号公報により提案された二次電池電位均等化回路では、時間に対しほぼ均等になる割合で各単位セルをコンデンサに順次切り換えて接続することで、蓄積電荷の多い単位セルからコンデンサを介して蓄積電荷の少ない単位セルに電荷を移動させて均等化を図っていることから、各単位セルの端子電圧の検出や高低比較が不要となり、その分、回路構成はシンプルですむという利点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平１０−２２５００５号公報により提案された従来の方式では、時間で区切ってコンデンサに接続する単位セルを切り換えているので、コンデンサと各単位セルとの間に電荷の移動を伴うような電位差が存在しない状態では、その単位セルとコンデンサとの接続が無駄に継続されてしまい、充電状態の迅速な均等化の妨げとなってしまうという不具合がある。
【００１２】
そして、上述した不具合は、車両に搭載された組電池に限らず、携帯電話や携帯式の家電品等、種々の分野において使用される組電池について、広く当てはまるものであった。
【００１３】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、複数個直列に接続されて組電池を構成する単位セルの相互間に充電状態のばらつきが生じても、これを、簡易でかつ小規模な回路構成により、電気エネルギーを有効に利用して迅速にばらつきの解消を図ることができる組電池の充電状態調整方法及びその装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する請求項１乃至請求項３に各々記載した本発明は、組電池の充電状態調整方法に関するものであり、請求項４乃至請求項６に各々記載した本発明は、組電池の充電状態調整装置に関するものである。
【００１５】
そして、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法は、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池を構成する、複数個直列に接続された２次電池からなる単位セルを、前記組電池の開回路状態において、前記負荷や前記充電器とは絶縁して構成されたキャパシタに、個別に順次切り換えて接続することで、前記組電池の充電状態を調整するに当たり、前記キャパシタに前記単位セルが接続されている間、該単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動量に応じた電流乃至電位差を直接監視することで、前記単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動の有無を監視し、前記電流乃至電位差を直接監視することで監視された、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷の移動がなくなった時点で、前記キャパシタに接続する前記単位セルを、次の前記単位セルに切り換えるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法は、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷移動が、全ての前記単位セルについてなくなった時点で、前記組電池の充電状態の調整を終了するようにした。
【００１７】
さらに、請求項３に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法は、請求項１又は２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、内部に蓄積された電荷が前記組電池の充電状態の非調整中に自然放電される前記キャパシタに、前記単位セルを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前の該組電池の開回路状態において、接続時間を徐々に長くしつつ個別に順次切り換えて接続することで、前記各単位セルの蓄積電荷により前記キャパシタを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前に予め充電するようにした。
【００１８】
また、請求項４に記載の組電池した本発明の充電状態調整装置は、図１に基本構成図で示すように、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池Ａを構成する、複数個直列に接続された２次電池からなる単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、前記組電池Ａの開回路状態において、前記負荷や前記充電器とは絶縁して構成されたキャパシタＣCHG に、個別に順次切り換えて接続することで、前記組電池Ａの充電状態を調整する組電池の充電状態調整装置であって、前記キャパシタＣCHG に前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが接続されている間、該単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと前記キャパシタＣCHG との間の電荷移動量に応じた電流乃至電位差を直接監視することで、前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと前記キャパシタＣ CHG との間の電荷移動の有無を判別する電荷移動有無判別手段Ｂと、前記キャパシタＣCHG と該キャパシタＣCHG に接続されている前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間の電荷移動がないと前記電荷移動有無判別手段Ｂが判別した時点で、前記キャパシタＣCHG に接続する前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、次の前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに切り換える接続セル切換手段Ｃとを備えることを特徴とする。
【００１９】
さらに、請求項５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置は、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、前記電荷移動有無判別手段Ｂが、全ての前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、前記キャパシタＣCHG と該キャパシタＣCHG に接続されている前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間の電荷移動がないと判別した時点で、前記組電池Ａの充電状態の調整を終了させる終了手段１１Ａをさらに備えているものとした。
【００２０】
また、請求項６に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置は、請求項４又は５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、内部に蓄積された電荷が前記組電池Ａの充電状態の非調整中において自然放電される前記キャパシタＣCHG に、前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、前記組電池Ａの充電状態の調整を開始する前の該組電池Ａの開回路状態において、接続時間を徐々に長くしつつ個別に順次切り換えて接続する初期充電用接続セル切換手段Ｄをさらに備えているものとした。
【００２１】
請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、組電池の開回路状態において、キャパシタとキャパシタに接続された各単位セルとの間で、端子電圧の高い方から低い方への蓄積電荷の移動が行われ、その電荷移動がなくなると、キャパシタに接続される単位セルが次の単位セルに即座に切り換えられて、これらが以後繰り返されることにより、各単位セルとキャパシタとの間の余剰電荷の授受が切れ目なく行われ、やがて、全ての単位セルが、それら各単位セルやキャパシタに蓄積された電荷を用いて同じ充電状態に収斂することになる。
【００２２】
また、請求項２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、全ての単位セルについて、キャパシタと接続された際の電荷移動が生じなくなると、組電池の充電状態の調整動作が終了されて、キャパシタに接続する単位セルの次の単位セルへの切り換えが行われなくなることになる。
【００２３】
さらに、請求項３に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１又は２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、内部に蓄積された電荷が組電池の充電状態の非調整中に自然放電されたキャパシタに対して、組電池の充電状態の調整を開始する前の各単位セルが個別に順次切り換えて接続されると、各単位セルからキャパシタに電荷が移動して徐々に蓄積される。
【００２４】
すると、キャパシタに電荷が徐々に蓄積されることから、後に接続された単位セルほど、単位時間当たりにキャパシタに移動する電荷の量が徐々に減少するが、キャパシタに対する各単位セルの接続時間を徐々に長くすることから、キャパシタに接続されている間に各単位セルからキャパシタに移動する電荷の量は、先に接続された単位セルも後に接続された単位セルも殆ど変わらないことになる。
【００２５】
また、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、図１に示すように、組電池Ａの開回路状態において、キャパシタＣCHG とキャパシタＣCHG に接続された各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間で、端子電圧の高い方から低い方への蓄積電荷の移動が行われた際に、両者の間の電荷移動がないと電荷移動有無判別手段Ｂにより判別されると、キャパシタＣCHG に接続される単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが接続セル切換手段Ｃにより次の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに即座に切り換えられて、これらが以後繰り返されることにより、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとキャパシタＣCHG との間の余剰電荷の授受が切れ目なく行われ、やがて、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが、それら各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎやキャパシタＣCHG に蓄積された電荷を用いて同じ充電状態に収斂することになる。
【００２６】
また、請求項５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、キャパシタＣCHG と接続された際の電荷移動がないと電荷移動有無判別手段Ｂにより判別されると、組電池Ａの充電状態の調整動作が終了手段１１Ａにより終了されて、キャパシタＣCHG に接続する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの次の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎへの切り換えが行われなくなることになる。
【００２７】
さらに、請求項６に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４又は５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、内部に蓄積された電荷が組電池Ａの充電状態の非調整中に自然放電されたキャパシタＣCHG に対して、組電池Ａの充電状態の調整を開始する前の各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが、初期充電用接続セル切換手段Ｄによって個別に順次切り換えて接続されると、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎからキャパシタＣCHG に電荷が移動して徐々に蓄積される。
【００２８】
すると、キャパシタＣCHG に電荷が徐々に蓄積されることから、後に接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎほど、単位時間当たりにキャパシタＣCHG に移動する電荷の量が徐々に減少するが、キャパシタＣCHG に対する各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの接続時間を、初期充電用接続セル切換手段Ｄが徐々に長くすることから、キャパシタＣCHG に接続されている間に各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎからキャパシタＣCHG に移動する電荷の量は、先に接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎも後に接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎも殆ど変わらないことになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による組電池の充電状態調整方法を、本発明による組電池の充電状態調整装置と共に、図面を参照して説明する。
【００３０】
図２は本発明の一実施形態に係る組電池の充電状態調整装置（以下、「調整装置」と略記する。）の概略回路構成を一部ブロックにて示す説明図であり、図２中引用符号１で示す本実施形態の調整装置は、エンジンとモータジェネレータ（いずれも図示せず。）を走行用駆動源として併用するハイブリッド電気自動車（以下、「車両」と略記する。）において、前記不図示の電動モータの電源として用いられるメインバッテリＡ（請求項中の組電池に相当。）に接続して使用されるものである。
【００３１】
前記メインバッテリＡは、２次電池からなる単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを複数個直列に接続して構成されており、メインバッテリＡの両端には、電動モータとして機能している状態のモータジェネレータ等が、必要に応じて負荷として接続される他、不図示のオルタネータや、発電機として機能している状態のモータジェネレータが、必要に応じて充電器として接続される。
【００３２】
そして、本実施形態の調整装置１は、オルタネータやモータジェネレータ等とは絶縁して設けられた均等充電用コンデンサＣCHG （請求項中のキャパシタに相当。）と、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの正負各極を選択的に均等充電用コンデンサＣCHG に接続させるための複数のフォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎとを有している。
【００３３】
尚、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ（ｎ−１）ｎを除く他のフォトＭＯＳトランジスタＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−２）（ｎ−１）は、前段の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の負極選択用と、後段の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの正極選択用とを兼ねている。
【００３４】
そのため、本実施形態の調整装置１には、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎをオンさせる際に、そのオンにより充電用コンデンサＣCHG に接続するのが、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の負極であるのか、それとも、単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの正極であるのかを選択するための、極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが設けられている。
【００３５】
また、均等充電用コンデンサＣCHG には、この均等充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の流入又は流出の際に、その流入量又は流出量、つまり、電荷の移動量に応じた電流を、均等充電用コンデンサＣCHG と絶縁された回路上で発生させて、電荷の移動量に応じた電位差を生じさせる電荷移動検出回路部５が接続されている。
【００３６】
そして、電荷移動検出回路部５に生じた電位差は、アンプ７で増幅された後、コンパレータ９によって、電荷移動量の基準値に相当する電位と比較され、均等充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の流入量又は流出量（電荷の移動量）が基準値に達しているか達していないかによってハイ、ローの状態が異なるコンパレータ９の比較出力が、マイクロコンピュータ（以下、「ＣＰＵ」と称する。）１１の入力ポートＰＯＲＴに入力される。
【００３７】
尚、コンパレータ９によってアンプ７の増幅出力と比較する電荷移動量の基準値は、電荷移動量＝０以上の任意の値に相当する電位に設定可能であるが、本実施形態では、電荷移動量＝０に相当する電位に基準値が設定されている。
【００３８】
これら電荷移動検出回路部５、アンプ７、コンパレータ９、並びに、ＣＰＵ１１も、メインバッテリＡ、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎ、充電用コンデンサＣCHG 、並びに、極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと共に、調整装置１を構成しており、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎや極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの開閉はＣＰＵ１１によって制御される。
【００３９】
ＣＰＵ１１は、例えばワンチップマイコン等からなり、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有するＲＡＭ（図示せず。）と、ＣＰＵ１１に各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されたＲＯＭ（図示せず。）とを、内蔵している。
【００４０】
次に、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１１が行う処理のうち、特に、オルタネータや発電機として機能している状態のモータジェネレータにより発電された電力によるメインバッテリＡの充電動作が完了した後に実行される、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態を均等化するための均等化充電処理等について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００４１】
不図示の電源からの給電を受けてＣＰＵ１１が起動しプログラムがスタートすると、まず、前回の均等化処理の後に蓄積電荷を自然放電した状態にある充電用コンデンサＣCHG の初期充電を開始し（ステップＳ１）、ＲＡＭのワークエリアに確保された接続セルカウンタのカウント値ｉを、単位セルＢＡＴ１に対応する「１」に設定すると共に（ステップＳ２）、ＲＡＭのワークエリアに確保された接続時間タイマのタイムアップ時間ｔを「０．１ｍｓｅｃ」に設定する（ステップＳ３）。
【００４２】
次に、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎや極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの開閉状態を制御して、接続セルカウンタのカウント値ｉに対応する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との正極どうし、負極どうしを各々接続させ（ステップＳ４）、その後、接続時間タイマのタイマ値がタイムアップ時間ｔに達したか否かを確認する（ステップＳ５）。
【００４３】
タイムアップ時間ｔに達していない場合は（ステップＳ５でＮ）、ステップＳ４にリターンし、達した場合は（ステップＳ５でＹ）、接続セルカウンタのカウント値ｉが、メインバッテリＡを構成する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの個数に対応する「ｎ」に達したか否かを確認し（ステップＳ６）、達していない場合は（ステップＳ６でＮ）、接続時間タイマのタイムアップ時間ｔを「０．１ｍｓｅｃ」増やし（ステップＳ７）、接続セルカウンタのカウント値ｉを「１」インクリメントした後（ステップＳ８）、ステップＳ４にリターンする。
【００４４】
一方、ステップＳ５において接続時間タイマのタイマ値がタイムアップ時間ｔに達している場合（Ｙ）には、充電用コンデンサＣCHG の初期充電を終了し（ステップＳ９）、引き続き、均等化充電を開始して（ステップＳ１０）、ＲＡＭのワークエリアに確保された第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´を、単位セルＢＡＴ１に対応する「１」に設定する（ステップＳ１１）。
【００４５】
次に、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎや極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの開閉状態を制御して、第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´に対応する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との正極どうし、負極どうしを各々接続させ（ステップＳ１２）、その後、入力ポートＰＯＲＴに入力されるコンパレータ９の比較出力のハイ、ローの状態に基づいて、現在接続されている単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との間を電荷が移動中であるか否かを確認し（ステップＳ１３）、移動中である場合は（ステップＳ１３でＹ）、ステップＳ１２にリターンする。
【００４６】
一方、現在接続されている単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との間を電荷が移動中でない場合は（ステップＳ１３でＮ）、第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´が、メインバッテリＡを構成する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの個数に対応する「ｎ」に達したか否かを確認する（ステップＳ１４）。
【００４７】
第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´が「ｎ」に達していない場合は（ステップＳ１４でＮ）、第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´を「１」インクリメントした後（ステップＳ１５）、ステップＳ１２にリターンし、第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´が「ｎ」に達している場合は（ステップＳ１４でＹ）、ステップＳ１１からステップＳ１５までのルーチンの繰り返しの際に、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、均等充電用コンデンサＣCHG との間に電荷の移動が全くなかったか否かを確認する（ステップＳ１６）。
【００４８】
そして、一部の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、均等充電用コンデンサＣCHG との間を移動する電荷があった場合は（ステップＳ１６でＮ）、ステップＳ１１にリターンし、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、均等充電用コンデンサＣCHG との間に電荷の移動が全くなかった場合は（ステップＳ１６でＹ）、均等化充電を終了して（ステップＳ１７）、一連の処理を終わる。
【００４９】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態の調整装置１では、請求項中の電荷移動有無判別手段Ｂが、電荷移動検出回路部５、アンプ７、及び、コンパレータ９と、図３のフローチャートにおけるステップＳ１３とによって構成されている。
【００５０】
また、本実施形態の調整装置１では、請求項中の接続セル切換手段Ｃが、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎや極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと、図３中のステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１４、並びに、ステップＳ１５とによって構成されている。
【００５１】
さらに、本実施形態の調整装置１では、請求項中の初期充電用接続セル切換手段Ｄが、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎや極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと、図３中のステップＳ２乃至ステップＳ８とによって構成されており、図３中のステップＳ１７が、請求項中の終了手段１１Ａに対応する処理となっている。
【００５２】
次に、上述のように構成された本実施形態の調整装置１の動作（作用）について説明する。
【００５３】
まず、電動モータとして機能している状態のモータジェネレータ等の負荷にメインバッテリＡが接続されている閉回路状態では、負荷に対するメインバッテリＡからの放電が行われ、また、オルタネータや発電機として機能している状態のモータジェネレータにメインバッテリＡが接続されている閉回路状態では、それらによって発電された電力によりメインバッテリＡの各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが充電される。
【００５４】
ここで、メインバッテリＡの各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態（ＳＯＣ）に基づく端子電圧にばらつきが生じていて、単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 、単位セルＢＡＴ２の開回路状態端子電圧Ｖ2 、単位セルＢＡＴｎの開回路状態端子電圧Ｖn 、並びに、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP の間に、ＶB ＝Ｖ1 （＝Ｖ）＞Ｖ2 ＞Ｖn の関係（但し、Ｖは、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの満充電状態における開回路端子電圧）が生じているものとする。
【００５５】
そして、メインバッテリＡが負荷やオルタネータ等から切り離された、例えば車両のイグニッションスイッチのオフ状態において、後述する均等充電用コンデンサＶCAP の予備充電動作を行った後、均等化充電動作に入り、まず、極性反転用リレー２ａ，３ａがオンされると共に、極性反転用リレー２ｂ，３ｂがオフされ、この状態で、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２のみがオンされて、単位セルＢＡＴ１と均等充電用コンデンサＣCHG との正極どうし、負極どうしが各々接続される。
【００５６】
しかし、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP と単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 とが等しいことから、平衡状態にある均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ１との間では電荷の移動が起こらず、したがって、均等充電用コンデンサＣCHG の接続対象が即座に次の単位セルＢＡＴ２に切り換えられることになる。
【００５７】
具体的には、極性反転用リレー２ｂ，３ｂがオンされると共に、極性反転用リレー２ａ，３ａがオフされ、この状態で、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ１２，ＳＷ２３のみがオンされて、単位セルＢＡＴ２と均等充電用コンデンサＣCHG との正極どうし、負極どうしが各々接続される。
【００５８】
すると、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ２の開回路状態端子電圧Ｖ2 よりも高いことから、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ２への移動が起こり、均等充電用コンデンサＣCHG によって単位セルＢＡＴ２が充電されて単位セルＢＡＴ２の開回路状態端子電圧Ｖ2 が上がる一方、蓄積電荷を単位セルＢＡＴ２に放出した均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が放電により下がる。
【００５９】
そして、両端子電圧Ｖ2 ，ＶCAP の差が小さくなり、やがて、両端子電圧Ｖ2 ，ＶCAP が等しくなって、均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ２とが平衡状態に至り、均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ２との間で電荷の移動が起こらなくなると、その時点で即座に、均等充電用コンデンサＣCHG の接続対象が次の単位セルＢＡＴ３に切り換えられる。
【００６０】
ここで、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ３の開回路状態端子電圧Ｖ3 よりも高ければ、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ３への移動が起こり、反対に、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ３の開回路状態端子電圧Ｖ3 よりも低ければ、単位セルＢＡＴ３に蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣCHG への移動が起こる。
【００６１】
そして、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ３への移動が起こった場合は、均等充電用コンデンサＣCHG によって単位セルＢＡＴ３が充電されて単位セルＢＡＴ３の開回路状態端子電圧Ｖ3 が上がるのに対して、蓄積電荷を単位セルＢＡＴ３に放出した均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が放電により下がって、両端子電圧Ｖ3 ，ＶCAP の差が小さくなる。
【００６２】
一方、単位セルＢＡＴ３に蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣCHG への移動が起こった場合は、単位セルＢＡＴ３によって均等充電用コンデンサＣCHG が充電されて均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が上がるのに対して、蓄積電荷を均等充電用コンデンサＣCHG に放出した単位セルＢＡＴ３の開回路状態端子電圧Ｖ3 が放電により下がって、両端子電圧Ｖ3 ，ＶCAP の差が小さくなる。
【００６３】
いずれにしても、両端子電圧Ｖ3 ，ＶCAP の差が小さくなり、やがて、両端子電圧Ｖ3 ，ＶCAP が等しくなって、均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ３とが平衡状態に至り、均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ３との間で電荷の移動が起こらなくなると、その時点で即座に、均等充電用コンデンサＣCHG の接続対象が次の単位セルＢＡＴ４以降に切り換えられる。
【００６４】
その後は、均等充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１との間で、その時点での均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１の開回路状態端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 よりも高ければ、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１への移動が起こり、反対に、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１の開回路状態端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 よりも低ければ、単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１に蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣCHG への移動が起こる。
【００６５】
そして、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１への移動が起こった場合は、均等充電用コンデンサＣCHG によって単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１が充電されて単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１の開回路状態端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 が上がるのに対して、蓄積電荷を単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１に放出した均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が放電により下がって、端子電圧ＶCAP と端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 との差が小さくなる。
【００６６】
これに対し、単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１に蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣCHG への移動が起こった場合は、単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１によって均等充電用コンデンサＣCHG が充電されて均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が上がるのに対して、蓄積電荷を均等充電用コンデンサＣCHG に放出した単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１の開回路状態端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 が放電により下がって、端子電圧ＶCAP と端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 との差が小さくなる。
【００６７】
いずれにしても、端子電圧ＶCAP と端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 との差が小さくなり、やがて、端子電圧ＶCAP と端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 とが等しくなって、均等充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１と平衡状態に至り、均等充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１との間で電荷の移動が起こらなくなると、その時点で即座に、均等充電用コンデンサＣCHG の接続対象が次の単位セルＢＡＴ５，…，ＢＡＴｎに切り換えられる。
【００６８】
そして、一回りの最後に単位セルＢＡＴｎが均等充電用コンデンサＣCHG に接続されると、両者の端子電圧Ｖn ，ＶCAP に差があれば、端子電圧の高い方から低い方へ電荷が移動し、これにより、電荷を放出して放電した側の端子電圧が下がると共に電荷を受け入れて充電した側の端子電圧が上がって、両端子電圧Ｖn ，ＶCAP の差が小さくなり、やがて、両端子電圧Ｖn ，ＶCAP が等しくなる。
【００６９】
また、一回りの最後に単位セルＢＡＴｎが均等充電用コンデンサＣCHG に接続された時点で、両者の端子電圧Ｖn ，ＶCAP に差がなければ、そもそも両者の間に電荷の移動は発生しない。
【００７０】
いずれにせよ、単位セルＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との間で電荷の移動が発生しなくなると、少なくとも、単位セルＢＡＴ２が均等充電用コンデンサＣCHG に接続されていた際に、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ２への移動が発生していたので、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、均等充電用コンデンサＣCHG との間に電荷の移動が全くなかったという状況が満たされていないので、単位セルＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との間で電荷の移動がなくなった時点で、即座に、均等充電用コンデンサＣCHG の接続対象が再び最初の単位セルＢＡＴ１に切り換えられる。
【００７１】
ところで、単位セルＢＡＴｎが均等充電用コンデンサＣCHG に接続された時点では、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が蓄積電荷の単位セルＢＡＴｎへの放出により単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 よりも低くなっており、また、単位セルＢＡＴｎの開回路状態端子電圧Ｖn は元々単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 よりも低いことから、均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴｎとのどちらが蓄積電荷を放出したとしても、この時点で単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 が均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP よりも低くなっていることはあり得ない。
【００７２】
したがって、再び単位セルＢＡＴ１が均等充電用コンデンサＣCHG に接続された場合には、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP よりも開回路状態端子電圧Ｖ1 が高い単位セルＢＡＴ１に蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣCHG への移動が起こり、単位セルＢＡＴ１によって均等充電用コンデンサＣCHG が充電されて均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が上がるのに対して、蓄積電荷を均等充電用コンデンサＣCHG に放出した単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 が放電により下がって、両端子電圧Ｖ1 ，ＶCAP の差が小さくなり、やがて、両端子電圧Ｖ1 ，ＶCAP が等しくなる。
【００７３】
以後、今まで接続されていた単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１との間で電荷の移動が生じなくなる毎に、即座に、均等充電用コンデンサＣCHG への接続対象が次の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに順番に切り換えられ続けると、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと充電用コンデンサＣCHG との間で、各端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn と端子電圧ＶCAP の高い方から低い方への蓄積電荷の移動が行われて、各端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn と端子電圧ＶCAP との差が次第に縮小して行き、やがては、同じ値に収斂することになる。
【００７４】
そして、最初の単位セルＢＡＴ１から最後の単位セルＢＡＴｎまで、均等充電用コンデンサＣCHG への接続対象が一回り切り換えられる間に、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、均等充電用コンデンサＣCHG との間に電荷の移動が全くなかったという状況が満たされるようになると、その時点で、均等化充電動作が終了されて、再び、電動モータとして機能している状態のモータジェネレータ等の負荷にメインバッテリＡが接続されてその負荷に放電を行う状態や、オルタネータ等にメインバッテリＡが接続されてメインバッテリＡが充電される状態を、いずれ迎えることになる。
【００７５】
このような均等化充電動作が実行されている間、充電用コンデンサＣCHG に対して各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが各々接続される時間の長さは、上述したように、充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間の電荷移動がどのぐらいの時間続くかによってまちまちであり、上述した実施形態の場合のパターンとは必ずしも一致しないが、参考までにそのパターンの一例を図面によって示すと、例えば図４のタイミングチャートのようになる。
【００７６】
ところで、上述したようにして均等化充電動作が終了し、その後にメインバッテリＡの放電状態や充電状態が発生すると、静電容量がメインバッテリＡのように大きくない充電用コンデンサＣCHG の蓄積電荷は、程なく自然放電により放出されてしまい、次に均等化充電動作を行う頃には、充電用コンデンサＣCHG には電荷が全く蓄積されていないに等しい状態にある。
【００７７】
したがって、このまま均等化充電動作を開始すると、充電用コンデンサＣCHG に最初に接続される単位セルＢＡＴ１が、充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ１の端子電圧Ｖ1 と等しくなるまで、充電用コンデンサＣCHG に接続され続けることになる。
【００７８】
すると、均等化充電動作を行うことが原因で、他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに比べて単位セルＢＡＴ１の放電量が相対的に大きくなり、単位セルＢＡＴ１の劣化が他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの劣化よりも相対的に速く進行してしまうことになりかねない。
【００７９】
そこで、本実施形態の調整装置１では、均等化充電動作を開始する前に、先程説明を保留した、以下に説明する充電用コンデンサＣCHG の初期充電動作が実行される。
【００８０】
この初期充電動作では、具体的には、均等化充電動作を開始する前に、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，ＢＡＴ４，…の順番で、接続時間を０．１ｍｓｅｃ、０．２ｍｓｅｃ、０．３ｍｓｅｃ、０．４ｍｓｅｃ、…と、図５のタイミングチャートに示すように同じ時間長（本実施形態では０．１ｍｓｅｃ）ずつ長くしながら、単位セルＢＡＴｎまで、充電用コンデンサＣCHG に各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを一回り、順次切り換えつつ個別に接続して行く。
【００８１】
すると、充電用コンデンサＣCHG には当初電荷が蓄積されていないことから、充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間では、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に電荷が移動することになる。
【００８２】
そして、充電用コンデンサＣCHG に先に接続される単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の方が、後から充電用コンデンサＣCHG に接続される単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎよりも、充電用コンデンサＣCHG との端子電圧差が大きいことから、単位時間当たりに単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に移動する電荷の量は、充電用コンデンサＣCHG に先に接続される単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の方が、後から充電用コンデンサＣCHG に接続される単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎよりも、相対的に大きいことになる。
【００８３】
そこで、充電用コンデンサＣCHG に後から接続される単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎほど、先に接続される単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１よりも、接続時間を長くすることで、充電用コンデンサＣCHG に接続されている間に接続相手の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に移動する電荷の量を、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎともほぼ同じ量となるようにしている。
【００８４】
したがって、この初期充電動作を均等化充電動作を開始する前に実行することで、均等化充電動作の開始直後に最初に単位セルＢＡＴ１を充電用コンデンサＣCHG に接続する時点での、両者の端子電位差を縮小しておき、これにより、均等化充電動作を行うことが原因で、他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに比べて単位セルＢＡＴ１の放電量が相対的に大きくなり、単位セルＢＡＴ１の劣化が他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの劣化よりも相対的に速く進行してしまうことを、防止することができる。
【００８５】
尚、初期充電動作を行う直前の段階で、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn にばらつきがあるかどうかは、そのときの状況によって異なるが、初期充電動作によって各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に移動する電荷の量がほぼ同じであることから、初期充電動作の前よりも後の方が、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn のばらつきが大きくなって、その後の均等化充電動作による各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態の均等化を遅延させるような悪影響を初期充電動作がメインバッテリＡに及ぼすことはない。
【００８６】
このように本実施形態の調整装置１によれば、充電や放電を行った後のメインバッテリＡの開回路状態において、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに、オルタネータやモータジェネレータ等の負荷や充電源とは絶縁して設けられた充電用コンデンサＣCHG を、個別に順次切り換えて接続することでメインバッテリＡの各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態を調整するに当たって、均等充電用コンデンサＣCHG に接続された電荷移動検出回路部５に発生する、均等充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の移動量に応じた電位差の、アンプ７による増幅出力を、コンパレータ９によって、電荷移動量の基準値に相当する電位と比較し、その比較出力に基づいて、充電用コンデンサＣCHG に単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが接続されている間の、この単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと充電用コンデンサＣCHG との間の電荷移動の有無を、ＣＰＵ１１により監視し、電荷移動がなくなった時点で、充電用コンデンサＣCHG に接続する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、次の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに切り換える構成とした。
【００８７】
よって、コンデンサやスイッチング素子、及び、そのセレクタ動作を行わせるＣＰＵ１１といった、簡易でかつ小規模な回路構成により、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎや均等充電用コンデンサＣB の蓄積している電気エネルギーを有効に利用して、メインバッテリＢの充放電の繰り返しで、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態（ＳＯＣ）に基づく開回路状態端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn に生じたばらつきを解消し、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを均等な充電状態にすることができる。
【００８８】
しかも、充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとが、相互の間で電荷移動がある間のみ接続され、電荷移動がなくなると即座に、充電用コンデンサＣCHG の接続対象が次の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに切り換えられるので、充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとが相互間に電荷移動がないにも拘わらず接続されて続けてしまう時間的な無駄をなくし、充電用コンデンサＣCHG を経由した電荷移動による各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態の均等化を、迅速に達成することができる。
【００８９】
尚、上述した実施形態では、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの均等化充電動作を開始する前に、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，ＢＡＴ４，…の順番で、接続時間を徐々に長くしながら、単位セルＢＡＴｎまで、充電用コンデンサＣCHG に各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを一回り、順次切り換えつつ個別に接続して行くことで、ほぼ同じ量ずつ電荷を各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に移動させて、充電用コンデンサＣCHG を前もって充電しておく初期充電動作を行うものとしたが、この初期充電動作は省略してもよい。
【００９０】
或は、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの均等化充電動作を開始する前に充電用コンデンサＣCHG を前もって充電しておく場合に、例えば、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを充電用コンデンサＣCHG に同じ時間ずつ順次切り換えて個別に接続し、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に電荷を移動させて、充電用コンデンサＣCHG を充電するといった、上述した実施形態で説明した初期充電動作とは異なる形態の動作によって充電用コンデンサＣCHG を充電するようにしてもよい。
【００９１】
しかし、上述した実施形態の初期充電動作によって、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの均等化充電動作を開始する前に充電用コンデンサＣCHG を前もって充電するようにすれば、先に説明したとおり、均等化充電動作を行うことが原因で、他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに比べて単位セルＢＡＴ１の放電量が相対的に大きくなり、単位セルＢＡＴ１の劣化が他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの劣化よりも相対的に速く進行してしまうことを、防止することができるので、均等化充電動作を実行する上で非常に有利である。
【００９２】
また、本実施形態では、充電用コンデンサＣCHG に接続する対象を、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの順番で一巡させる動作を１ルーチンとし、この１ルーチン中において、どの単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間においても、充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の移動が発生しなかった場合に、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態が均等化されたものとして、均等化充電処理を終了するものとした。
【００９３】
しかし、どの単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間においても、充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の移動が発生しなかった、という、均等化充電処理の終了条件が満たされているか否かの確認は、本実施形態のように、１つのルーチンが終わる毎にそのルーチン単位で確認する方式に限らず任意である。
【００９４】
例えば、充電用コンデンサＣCHG に接続する対象の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが切り換わる毎に、充電用コンデンサＣCHG に現在接続されている単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを含めて、メインバッテリＡを構成する全単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと充電用コンデンサＣCHG との間で、電荷移動のない状態が連続して発生したか否かを確認し、連続して発生していない場合は均等化充電処理を継続し、連続して発生した場合は均等化充電処理を終了する、という方式で確認するようにしてもよい。
【００９５】
さらに、均等化充電処理を終了する条件は、本実施形態の調整装置１のような、どの単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間においても、充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の移動が発生しなかった、という条件でなく、例えば、経験的に定められた時間が経過したならば、遅くともそれ以前の段階で十分に各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態が均等化されているものとして、均等化充電処理を終了する、という、時間的な条件であってもよい。
【００９６】
しかし、本実施形態の調整装置１のように、どの単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間においても、充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の移動が発生しなかった、という条件で均等化充電処理を終了するようにすれば、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが充電用コンデンサＣCHG と同じ端子電圧となって各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態が均等化されたにも拘わらず、伝送ロスによる蓄積電荷の損失が起こり得る充電用コンデンサＣCHG と各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの切り換え接続が、必要以上に継続されてしまうことを防いで、電気エネルギーの損失を極力抑制することができるので、有利である。
【００９７】
また、本実施形態では、初期充電動作や均等化充電動作の際に、充電用コンデンサＣCHG に各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、図２中の枝番号の番号順に接続するものとしたが、充電用コンデンサＣCHG に接続する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの順番は、一回りするうちに一部の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが複数回ダブって接続されることのない限り、ランダムを含めて如何なる順番であってもよい。
【００９８】
特に、本実施形態の場合、ｎ＝偶数であるならば、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎのように、１つ置きの順番で全単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを充電用コンデンサＣCHG に順次接続するようにしてもよい。
【００９９】
そして、この順番で切り換えるようにすれば、枝番号が奇数の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の相互間や、枝番号が偶数の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎの相互間で、充電用コンデンサＣCHG への接続対象を切り換える際に、極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの切り換え動作が不要になるので、極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの制御上有利であると共に、メカ接点の開閉による電力ロスを極力抑えることができるので、電力効率上も有利である。
【０１００】
さらに、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎの使用個数を抑えるためには、本実施形態のように、前段の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の負極と充電用コンデンサＣCHG とを接続する結線の一部や、後段の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの正極と充電用コンデンサＣCHG とを接続する結線の一部を、兼用するのが有効である。
【０１０１】
しかし、本発明を実施する上では、前段の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の負極と充電用コンデンサＣCHG とを接続する結線、及び、後段の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの正極と充電用コンデンサＣCHG とを接続する結線を、各々独立して個別に設けても、一向に差し支えなく、その場合には、極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂとその切り換え動作用の制御を省略することができる。
【０１０２】
また、均等充電用コンデンサＣCHG と各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間に介設されてこれらを選択的に接続させるのは、本実施形態のようなフォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎでなくてもよく、例えば、機械式のリレー等であってもよいが、本実施形態のようにフォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎを用いれば、高電圧系であるメインバッテリＡから低電圧系であるアンプ７、コンパレータ９、及び、ＣＰＵ１１を電気的に絶縁させて、これらを高圧から保護することができるので、有利である。
【０１０３】
さらに、ＣＰＵ１１による各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの均等充電用コンデンサＣCHG に対する切り換え接続は、メインバッテリＡが充放電を行っていない状態であれば、任意の状態で行ってよい。
【０１０４】
また、本実施形態では、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、図２中の記号からも明らかなように、単一のセルであるものとしたが、本発明は、各単位セルが複数の直列接続されたセルブロックである組電池についても、それらのセルブロック相互の充電状態を均等化する目的で適用することができる。
【０１０５】
そして、上述したセルブロック相互の充電状態の均等化処理に、各セルブロックを構成する複数のセル単体相互の充電状態を均等化する任意の方式の処理を併用すれば、組電池を構成する全セル単体の均等化を達成することもできる。
【０１０６】
さらに、本実施形態では、アンプ７の増幅出力をコンパレータ９において、電荷移動量＝０なる基準値に相当する電位と比較し、その比較出力をＣＰＵ１１の入力ポートＰＯＲＴに入力させて、充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間に電荷移動があるか否かを監視する構成とした。
【０１０７】
しかし、例えば、本発明の他の実施形態に係る組電池の調整装置の概略回路構成を一部ブロックにて示す図６の説明図に示すように、アンプ７の増幅出力をＣＰＵ１１のＡ／Ｄ変換ポートＡ／Ｄに、アンプ１３を介して入力させ、そのＡ／Ｄ値を、電荷移動量＝０に相当するデジタルの閾値と比較することで、充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間に電荷移動があるか否かを監視する構成としてもよい。
【０１０８】
また、電荷の移動量に応じた電位差を生じさせるための構成を、電荷移動検出回路部５以外の構成により実現する等、充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間に電荷移動があるか否かを監視するための構成は、図２を参照して説明した実施形態の構成に限らず任意である。
【０１０９】
さらに、本実施形態では、車両（ハイブリッド電気自動車）において用いられる電動モータ用のメインバッテリＡを例に取って説明したが、車両に限らず、携帯電話や携帯式の家電品等、種々の分野において使用される組電池を構成する単位セルの充電状態を調整する際に、本発明が広く適用可能であることは、言うまでもない。
【０１１０】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池を構成する、複数個直列に接続された２次電池からなる単位セルを、前記組電池の開回路状態において、前記負荷や前記充電器とは絶縁して構成されたキャパシタに、個別に順次切り換えて接続することで、前記組電池の充電状態を調整するに当たり、前記キャパシタに前記単位セルが接続されている間、該単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動量に応じた電流乃至電位差を直接監視することで、前記単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動の有無を監視し、前記電流乃至電位差を直接監視することで監視された、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷の移動がなくなった時点で、前記キャパシタに接続する前記単位セルを、次の前記単位セルに切り換えるようにした。
【０１１１】
また、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池を構成する、複数個直列に接続された２次電池からなる単位セルを、前記組電池の開回路状態において、前記負荷や前記充電器とは絶縁して構成されたキャパシタに、個別に順次切り換えて接続することで、前記組電池の充電状態を調整する組電池の充電状態調整装置であって、前記キャパシタに前記単位セルが接続されている間、該単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動量に応じた電流乃至電位差を直接監視することで、前記単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動の有無を判別する電荷移動有無判別手段と、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷移動がないと前記電荷移動有無判別手段が判別した時点で、前記キャパシタに接続する前記単位セルを、次の前記単位セルに切り換える接続セル切換手段とを備える構成とした。
【０１１２】
このため、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法と、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置とのいずれによっても、キャパシタとキャパシタに接続された各単位セルとの間で、端子電圧の高い方から低い方への蓄積電荷の移動が行われている間のみ、それらキャパシタと各単位セルとが接続され続けるようにして、各単位セルとキャパシタとの間の余剰電荷の授受が切れ目なく行われるようにし、これにより、複数個直列に接続されて組電池を構成する単位セルの相互間に端子電圧のばらつきが生じても、これを、簡易でかつ小規模な回路構成により、電気エネルギーを有効に利用して迅速に解消し、各単位セルを均等な充電状態にすることができる。
【０１１３】
また、請求項２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷移動が、全ての前記単位セルについてなくなった時点で、前記組電池の充電状態の調整を終了するようにした。
【０１１４】
さらに、請求項５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、全ての前記単位セルについて、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷移動がないと前記電荷移動有無判別手段が判別した時点で、前記組電池の充電状態の調整を終了させる終了手段をさらに備えている構成とした。
【０１１５】
このため、請求項２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、また、請求項５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、いずれも、全ての単位セルがキャパシタと同じ端子電圧となって各単位セルの充電状態が均等化されたにも拘わらず、伝送ロスによる蓄積電荷の損失が起こり得るキャパシタと各単位セルとの切り換え接続が、必要以上に継続されてしまうことを防いで、電気エネルギーの損失を極力抑制することができる。
【０１１６】
また、請求項３に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１又は２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、内部に蓄積された電荷が前記組電池の充電状態の非調整中に自然放電される前記キャパシタに、前記単位セルを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前の該組電池の開回路状態において、接続時間を徐々に長くしつつ個別に順次切り換えて接続することで、前記各単位セルの蓄積電荷により前記キャパシタを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前に予め充電するようにした。
【０１１７】
さらに、請求項６に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４又は５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、内部に蓄積された電荷が前記組電池の充電状態の非調整中において自然放電される前記キャパシタに、前記単位セルを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前の該組電池の開回路状態において、接続時間を徐々に長くしつつ個別に順次切り換えて接続する初期充電用接続セル切換手段をさらに備えている構成とした。
【０１１８】
このため、請求項３に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１又は２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、また、請求項６に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４又は５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、いずれも、組電池の充電状態の調整の開始時点でキャパシタが電荷を蓄積していないが故に、組電池の充電状態が調整される度に、調整開始後最初にキャパシタに接続される単位セルからキャパシタに電荷移動がなくなるまで電荷が繰り返し移動され、これにより、調整開始後最初にキャパシタに接続される単位セルが、組電池の充電状態を調整すればするほど充放電過多となって他の単位セルよりも相対的に劣化が進行してしまうのを、防止することができる。
【０１１９】
しかも、キャパシタに対する各単位セルの接続時間を徐々に長くすることで、キャパシタに接続されている間に各単位セルからキャパシタに移動する電荷の量を、先に接続された単位セルも後に接続された単位セルも殆ど変わらないようにして、組電池の充電状態の調整の開始前にキャパシタを充電するための、各単位セルからキャパシタへの電荷移動によって、特定の単位セルが他の単位セルよりも相対的に充放電過多となって劣化が進行してしまうのを、防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による組電池の充電状態調整装置の基本構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る組電池の充電状態調整装置の概略回路構成を一部ブロックにて示す説明図である。
【図３】図２のマイクロコンピュータがＲＯＭに格納された制御プログラムに従って行う処理のうち、特に、均等充電用コンデンサの初期充電処理及び各単位セルの均等化充電処理を示すフローチャートである。
【図４】図２の組電池の充電状態調整装置による各単位セルの均等化充電処理の際における各単位セルの均等充電用コンデンサに対する接続時間の状況を例示するタイミングチャートである。
【図５】図２の組電池の充電状態調整装置による均等充電用コンデンサの初期充電処理の際における各単位セルの均等充電用コンデンサに対する接続時間の状況を例示するタイミングチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る組電池の充電状態調整装置の概略回路構成を一部ブロックにて示す説明図である。
【符号の説明】
１ 充電状態調整装置
１１ マイクロコンピュータ
１１Ａ 終了手段
Ａ 組電池
Ｂ 電荷移動有無判別手段
Ｃ 接続セル切換手段
Ｄ 初期充電用接続セル切換手段
ＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ 単位セル
ＶCAP キャパシタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次電池からなる単位セルを複数個直列に接続して構成され、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池の充電状態を調整する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド電気自動車においては、ニッケル−水素電池やリチウム電池といった２次電池を単位セルとしてこれらを複数個直列接続した組電池が、電動モータの電源として用いられている。
【０００３】
そして、上述した組電池には、充放電を繰り返すうちに、各単位セルの充電状態（ＳＯＣ）に基づく端子電圧にばらつきが生じ、これを放置したまま充電を行うと一部の単位セルが過充電状態となりかねず、また、そのような状態を繰り返し発生させると、各単位セル毎に劣化の進行にばらつきが生じてしまう、という問題があることが知られている。
【０００４】
そこで、特開平１０−２５７６８３号公報では、電圧制御回路により検出される各単位セルの端子電圧の差が所定値以上となったならば、端子電圧の高い方の単位セルによってチョークコイルに電流を一時的に流し、その後、チョークコイルに蓄積された電磁エネルギーによって端子電圧の低い方の単位セルを充電することで、各単位セルの端子電圧のばらつきを解消することが提案されている。
【０００５】
また、特開２０００−８３３２７号公報では、各単位セルの端子電圧の高低に応じて論理回路が出力する信号により放電回路のスイッチを開閉させて、端子電圧の高い単位セルを放電させることで、全ての単位セルを端子電圧の最も低い単位セルと同じ端子電圧にすることで、各単位セルの端子電圧のばらつきを解消することが提案されている。
【０００６】
さらに、特開２０００−９２７３３号公報では、端子間電圧検出器により検出した各単位セルの端子電圧をＭＰＵに取り込んで比較し、許容範囲を超える差が各単位セルの端子電圧間に生じた際に、バイパス回路を閉成させて端子電圧の高い単位セルを選択的に放電させて、各単位セルの端子電圧の差を許容範囲内に納めることで、各単位セルの端子電圧のばらつきを解消することが提案されている。
【０００７】
ところが、特開２０００−８３３２７号や特開２０００−９２７３３号の各公報により提案された解消法では、いずれも、端子電圧の高い単位セルを放電させるため、電気エネルギーが無駄に消費されてしまうという不具合がある。
【０００８】
その点、端子電圧の高い方の単位セルによりチョークコイルに蓄積した電磁エネルギーで端子電圧の低い方の単位セルを充電するという、特開平１０−２５７６８３号公報により提案された従来の解消法は、電気エネルギーが無駄に消費されることがない分、有利であると言える。
【０００９】
しかし、特開平１０−２５７６８３号、特開２０００−８３３２７号、及び、特開２０００−９２７３３号の各公報により提案された解消法では、各単位セルの端子電圧の検出や高低比較が必要となることから、低電圧系の端子電圧検出回路や、高低比較のための複雑な論理回路系を、高電圧となる組電池から電気的に分離して、単位セルの数に応じた規模で設けなければならず、それに伴い回路構成が複雑かつ大型化してしまうという不具合がある。
【００１０】
この点、特開平１０−２２５００５号公報により提案された二次電池電位均等化回路では、時間に対しほぼ均等になる割合で各単位セルをコンデンサに順次切り換えて接続することで、蓄積電荷の多い単位セルからコンデンサを介して蓄積電荷の少ない単位セルに電荷を移動させて均等化を図っていることから、各単位セルの端子電圧の検出や高低比較が不要となり、その分、回路構成はシンプルですむという利点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平１０−２２５００５号公報により提案された従来の方式では、時間で区切ってコンデンサに接続する単位セルを切り換えているので、コンデンサと各単位セルとの間に電荷の移動を伴うような電位差が存在しない状態では、その単位セルとコンデンサとの接続が無駄に継続されてしまい、充電状態の迅速な均等化の妨げとなってしまうという不具合がある。
【００１２】
そして、上述した不具合は、車両に搭載された組電池に限らず、携帯電話や携帯式の家電品等、種々の分野において使用される組電池について、広く当てはまるものであった。
【００１３】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、複数個直列に接続されて組電池を構成する単位セルの相互間に充電状態のばらつきが生じても、これを、簡易でかつ小規模な回路構成により、電気エネルギーを有効に利用して迅速にばらつきの解消を図ることができる組電池の充電状態調整方法及びその装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する請求項１乃至請求項３に各々記載した本発明は、組電池の充電状態調整方法に関するものであり、請求項４乃至請求項６に各々記載した本発明は、組電池の充電状態調整装置に関するものである。
【００１５】
そして、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法は、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池を構成する、複数個直列に接続された２次電池からなる単位セルを、前記組電池の開回路状態において、前記負荷や前記充電器とは絶縁して構成されたキャパシタに、個別に順次切り換えて接続することで、前記組電池の充電状態を調整するに当たり、前記キャパシタに前記単位セルが接続されている間、該単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動量に応じた電流乃至電位差を直接監視することで、前記単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動の有無を監視し、前記電流乃至電位差を直接監視することで監視された、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷の移動がなくなった時点で、前記キャパシタに接続する前記単位セルを、次の前記単位セルに切り換えるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法は、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷移動が、全ての前記単位セルについてなくなった時点で、前記組電池の充電状態の調整を終了するようにした。
【００１７】
さらに、請求項３に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法は、請求項１又は２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、内部に蓄積された電荷が前記組電池の充電状態の非調整中に自然放電される前記キャパシタに、前記単位セルを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前の該組電池の開回路状態において、接続時間を徐々に長くしつつ個別に順次切り換えて接続することで、前記各単位セルの蓄積電荷により前記キャパシタを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前に予め充電するようにした。
【００１８】
また、請求項４に記載の組電池した本発明の充電状態調整装置は、図１に基本構成図で示すように、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池Ａを構成する、複数個直列に接続された２次電池からなる単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、前記組電池Ａの開回路状態において、前記負荷や前記充電器とは絶縁して構成されたキャパシタＣCHG に、個別に順次切り換えて接続することで、前記組電池Ａの充電状態を調整する組電池の充電状態調整装置であって、前記キャパシタＣCHG に前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが接続されている間、該単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと前記キャパシタＣCHG との間の電荷移動量に応じた電流乃至電位差を直接監視することで、前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと前記キャパシタＣ CHG との間の電荷移動の有無を判別する電荷移動有無判別手段Ｂと、前記キャパシタＣCHG と該キャパシタＣCHG に接続されている前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間の電荷移動がないと前記電荷移動有無判別手段Ｂが判別した時点で、前記キャパシタＣCHG に接続する前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、次の前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに切り換える接続セル切換手段Ｃとを備えることを特徴とする。
【００１９】
さらに、請求項５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置は、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、前記電荷移動有無判別手段Ｂが、全ての前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、前記キャパシタＣCHG と該キャパシタＣCHG に接続されている前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間の電荷移動がないと判別した時点で、前記組電池Ａの充電状態の調整を終了させる終了手段１１Ａをさらに備えているものとした。
【００２０】
また、請求項６に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置は、請求項４又は５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、内部に蓄積された電荷が前記組電池Ａの充電状態の非調整中において自然放電される前記キャパシタＣCHG に、前記単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、前記組電池Ａの充電状態の調整を開始する前の該組電池Ａの開回路状態において、接続時間を徐々に長くしつつ個別に順次切り換えて接続する初期充電用接続セル切換手段Ｄをさらに備えているものとした。
【００２１】
請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、組電池の開回路状態において、キャパシタとキャパシタに接続された各単位セルとの間で、端子電圧の高い方から低い方への蓄積電荷の移動が行われ、その電荷移動がなくなると、キャパシタに接続される単位セルが次の単位セルに即座に切り換えられて、これらが以後繰り返されることにより、各単位セルとキャパシタとの間の余剰電荷の授受が切れ目なく行われ、やがて、全ての単位セルが、それら各単位セルやキャパシタに蓄積された電荷を用いて同じ充電状態に収斂することになる。
【００２２】
また、請求項２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、全ての単位セルについて、キャパシタと接続された際の電荷移動が生じなくなると、組電池の充電状態の調整動作が終了されて、キャパシタに接続する単位セルの次の単位セルへの切り換えが行われなくなることになる。
【００２３】
さらに、請求項３に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１又は２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、内部に蓄積された電荷が組電池の充電状態の非調整中に自然放電されたキャパシタに対して、組電池の充電状態の調整を開始する前の各単位セルが個別に順次切り換えて接続されると、各単位セルからキャパシタに電荷が移動して徐々に蓄積される。
【００２４】
すると、キャパシタに電荷が徐々に蓄積されることから、後に接続された単位セルほど、単位時間当たりにキャパシタに移動する電荷の量が徐々に減少するが、キャパシタに対する各単位セルの接続時間を徐々に長くすることから、キャパシタに接続されている間に各単位セルからキャパシタに移動する電荷の量は、先に接続された単位セルも後に接続された単位セルも殆ど変わらないことになる。
【００２５】
また、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、図１に示すように、組電池Ａの開回路状態において、キャパシタＣCHG とキャパシタＣCHG に接続された各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間で、端子電圧の高い方から低い方への蓄積電荷の移動が行われた際に、両者の間の電荷移動がないと電荷移動有無判別手段Ｂにより判別されると、キャパシタＣCHG に接続される単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが接続セル切換手段Ｃにより次の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに即座に切り換えられて、これらが以後繰り返されることにより、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとキャパシタＣCHG との間の余剰電荷の授受が切れ目なく行われ、やがて、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが、それら各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎやキャパシタＣCHG に蓄積された電荷を用いて同じ充電状態に収斂することになる。
【００２６】
また、請求項５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、キャパシタＣCHG と接続された際の電荷移動がないと電荷移動有無判別手段Ｂにより判別されると、組電池Ａの充電状態の調整動作が終了手段１１Ａにより終了されて、キャパシタＣCHG に接続する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの次の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎへの切り換えが行われなくなることになる。
【００２７】
さらに、請求項６に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４又は５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、内部に蓄積された電荷が組電池Ａの充電状態の非調整中に自然放電されたキャパシタＣCHG に対して、組電池Ａの充電状態の調整を開始する前の各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが、初期充電用接続セル切換手段Ｄによって個別に順次切り換えて接続されると、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎからキャパシタＣCHG に電荷が移動して徐々に蓄積される。
【００２８】
すると、キャパシタＣCHG に電荷が徐々に蓄積されることから、後に接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎほど、単位時間当たりにキャパシタＣCHG に移動する電荷の量が徐々に減少するが、キャパシタＣCHG に対する各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの接続時間を、初期充電用接続セル切換手段Ｄが徐々に長くすることから、キャパシタＣCHG に接続されている間に各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎからキャパシタＣCHG に移動する電荷の量は、先に接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎも後に接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎも殆ど変わらないことになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による組電池の充電状態調整方法を、本発明による組電池の充電状態調整装置と共に、図面を参照して説明する。
【００３０】
図２は本発明の一実施形態に係る組電池の充電状態調整装置（以下、「調整装置」と略記する。）の概略回路構成を一部ブロックにて示す説明図であり、図２中引用符号１で示す本実施形態の調整装置は、エンジンとモータジェネレータ（いずれも図示せず。）を走行用駆動源として併用するハイブリッド電気自動車（以下、「車両」と略記する。）において、前記不図示の電動モータの電源として用いられるメインバッテリＡ（請求項中の組電池に相当。）に接続して使用されるものである。
【００３１】
前記メインバッテリＡは、２次電池からなる単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを複数個直列に接続して構成されており、メインバッテリＡの両端には、電動モータとして機能している状態のモータジェネレータ等が、必要に応じて負荷として接続される他、不図示のオルタネータや、発電機として機能している状態のモータジェネレータが、必要に応じて充電器として接続される。
【００３２】
そして、本実施形態の調整装置１は、オルタネータやモータジェネレータ等とは絶縁して設けられた均等充電用コンデンサＣCHG （請求項中のキャパシタに相当。）と、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの正負各極を選択的に均等充電用コンデンサＣCHG に接続させるための複数のフォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎとを有している。
【００３３】
尚、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ（ｎ−１）ｎを除く他のフォトＭＯＳトランジスタＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−２）（ｎ−１）は、前段の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の負極選択用と、後段の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの正極選択用とを兼ねている。
【００３４】
そのため、本実施形態の調整装置１には、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎをオンさせる際に、そのオンにより充電用コンデンサＣCHG に接続するのが、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の負極であるのか、それとも、単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの正極であるのかを選択するための、極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが設けられている。
【００３５】
また、均等充電用コンデンサＣCHG には、この均等充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の流入又は流出の際に、その流入量又は流出量、つまり、電荷の移動量に応じた電流を、均等充電用コンデンサＣCHG と絶縁された回路上で発生させて、電荷の移動量に応じた電位差を生じさせる電荷移動検出回路部５が接続されている。
【００３６】
そして、電荷移動検出回路部５に生じた電位差は、アンプ７で増幅された後、コンパレータ９によって、電荷移動量の基準値に相当する電位と比較され、均等充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の流入量又は流出量（電荷の移動量）が基準値に達しているか達していないかによってハイ、ローの状態が異なるコンパレータ９の比較出力が、マイクロコンピュータ（以下、「ＣＰＵ」と称する。）１１の入力ポートＰＯＲＴに入力される。
【００３７】
尚、コンパレータ９によってアンプ７の増幅出力と比較する電荷移動量の基準値は、電荷移動量＝０以上の任意の値に相当する電位に設定可能であるが、本実施形態では、電荷移動量＝０に相当する電位に基準値が設定されている。
【００３８】
これら電荷移動検出回路部５、アンプ７、コンパレータ９、並びに、ＣＰＵ１１も、メインバッテリＡ、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎ、充電用コンデンサＣCHG 、並びに、極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと共に、調整装置１を構成しており、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎや極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの開閉はＣＰＵ１１によって制御される。
【００３９】
ＣＰＵ１１は、例えばワンチップマイコン等からなり、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有するＲＡＭ（図示せず。）と、ＣＰＵ１１に各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されたＲＯＭ（図示せず。）とを、内蔵している。
【００４０】
次に、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１１が行う処理のうち、特に、オルタネータや発電機として機能している状態のモータジェネレータにより発電された電力によるメインバッテリＡの充電動作が完了した後に実行される、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態を均等化するための均等化充電処理等について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００４１】
不図示の電源からの給電を受けてＣＰＵ１１が起動しプログラムがスタートすると、まず、前回の均等化処理の後に蓄積電荷を自然放電した状態にある充電用コンデンサＣCHG の初期充電を開始し（ステップＳ１）、ＲＡＭのワークエリアに確保された接続セルカウンタのカウント値ｉを、単位セルＢＡＴ１に対応する「１」に設定すると共に（ステップＳ２）、ＲＡＭのワークエリアに確保された接続時間タイマのタイムアップ時間ｔを「０．１ｍｓｅｃ」に設定する（ステップＳ３）。
【００４２】
次に、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎや極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの開閉状態を制御して、接続セルカウンタのカウント値ｉに対応する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との正極どうし、負極どうしを各々接続させ（ステップＳ４）、その後、接続時間タイマのタイマ値がタイムアップ時間ｔに達したか否かを確認する（ステップＳ５）。
【００４３】
タイムアップ時間ｔに達していない場合は（ステップＳ５でＮ）、ステップＳ４にリターンし、達した場合は（ステップＳ５でＹ）、接続セルカウンタのカウント値ｉが、メインバッテリＡを構成する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの個数に対応する「ｎ」に達したか否かを確認し（ステップＳ６）、達していない場合は（ステップＳ６でＮ）、接続時間タイマのタイムアップ時間ｔを「０．１ｍｓｅｃ」増やし（ステップＳ７）、接続セルカウンタのカウント値ｉを「１」インクリメントした後（ステップＳ８）、ステップＳ４にリターンする。
【００４４】
一方、ステップＳ５において接続時間タイマのタイマ値がタイムアップ時間ｔに達している場合（Ｙ）には、充電用コンデンサＣCHG の初期充電を終了し（ステップＳ９）、引き続き、均等化充電を開始して（ステップＳ１０）、ＲＡＭのワークエリアに確保された第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´を、単位セルＢＡＴ１に対応する「１」に設定する（ステップＳ１１）。
【００４５】
次に、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎや極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの開閉状態を制御して、第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´に対応する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との正極どうし、負極どうしを各々接続させ（ステップＳ１２）、その後、入力ポートＰＯＲＴに入力されるコンパレータ９の比較出力のハイ、ローの状態に基づいて、現在接続されている単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との間を電荷が移動中であるか否かを確認し（ステップＳ１３）、移動中である場合は（ステップＳ１３でＹ）、ステップＳ１２にリターンする。
【００４６】
一方、現在接続されている単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との間を電荷が移動中でない場合は（ステップＳ１３でＮ）、第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´が、メインバッテリＡを構成する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの個数に対応する「ｎ」に達したか否かを確認する（ステップＳ１４）。
【００４７】
第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´が「ｎ」に達していない場合は（ステップＳ１４でＮ）、第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´を「１」インクリメントした後（ステップＳ１５）、ステップＳ１２にリターンし、第２接続セルカウンタのカウント値ｉ´が「ｎ」に達している場合は（ステップＳ１４でＹ）、ステップＳ１１からステップＳ１５までのルーチンの繰り返しの際に、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、均等充電用コンデンサＣCHG との間に電荷の移動が全くなかったか否かを確認する（ステップＳ１６）。
【００４８】
そして、一部の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、均等充電用コンデンサＣCHG との間を移動する電荷があった場合は（ステップＳ１６でＮ）、ステップＳ１１にリターンし、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、均等充電用コンデンサＣCHG との間に電荷の移動が全くなかった場合は（ステップＳ１６でＹ）、均等化充電を終了して（ステップＳ１７）、一連の処理を終わる。
【００４９】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態の調整装置１では、請求項中の電荷移動有無判別手段Ｂが、電荷移動検出回路部５、アンプ７、及び、コンパレータ９と、図３のフローチャートにおけるステップＳ１３とによって構成されている。
【００５０】
また、本実施形態の調整装置１では、請求項中の接続セル切換手段Ｃが、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎや極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと、図３中のステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１４、並びに、ステップＳ１５とによって構成されている。
【００５１】
さらに、本実施形態の調整装置１では、請求項中の初期充電用接続セル切換手段Ｄが、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎや極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと、図３中のステップＳ２乃至ステップＳ８とによって構成されており、図３中のステップＳ１７が、請求項中の終了手段１１Ａに対応する処理となっている。
【００５２】
次に、上述のように構成された本実施形態の調整装置１の動作（作用）について説明する。
【００５３】
まず、電動モータとして機能している状態のモータジェネレータ等の負荷にメインバッテリＡが接続されている閉回路状態では、負荷に対するメインバッテリＡからの放電が行われ、また、オルタネータや発電機として機能している状態のモータジェネレータにメインバッテリＡが接続されている閉回路状態では、それらによって発電された電力によりメインバッテリＡの各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが充電される。
【００５４】
ここで、メインバッテリＡの各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態（ＳＯＣ）に基づく端子電圧にばらつきが生じていて、単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 、単位セルＢＡＴ２の開回路状態端子電圧Ｖ2 、単位セルＢＡＴｎの開回路状態端子電圧Ｖn 、並びに、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP の間に、ＶB ＝Ｖ1 （＝Ｖ）＞Ｖ2 ＞Ｖn の関係（但し、Ｖは、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの満充電状態における開回路端子電圧）が生じているものとする。
【００５５】
そして、メインバッテリＡが負荷やオルタネータ等から切り離された、例えば車両のイグニッションスイッチのオフ状態において、後述する均等充電用コンデンサＶCAP の予備充電動作を行った後、均等化充電動作に入り、まず、極性反転用リレー２ａ，３ａがオンされると共に、極性反転用リレー２ｂ，３ｂがオフされ、この状態で、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２のみがオンされて、単位セルＢＡＴ１と均等充電用コンデンサＣCHG との正極どうし、負極どうしが各々接続される。
【００５６】
しかし、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP と単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 とが等しいことから、平衡状態にある均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ１との間では電荷の移動が起こらず、したがって、均等充電用コンデンサＣCHG の接続対象が即座に次の単位セルＢＡＴ２に切り換えられることになる。
【００５７】
具体的には、極性反転用リレー２ｂ，３ｂがオンされると共に、極性反転用リレー２ａ，３ａがオフされ、この状態で、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ１２，ＳＷ２３のみがオンされて、単位セルＢＡＴ２と均等充電用コンデンサＣCHG との正極どうし、負極どうしが各々接続される。
【００５８】
すると、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ２の開回路状態端子電圧Ｖ2 よりも高いことから、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ２への移動が起こり、均等充電用コンデンサＣCHG によって単位セルＢＡＴ２が充電されて単位セルＢＡＴ２の開回路状態端子電圧Ｖ2 が上がる一方、蓄積電荷を単位セルＢＡＴ２に放出した均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が放電により下がる。
【００５９】
そして、両端子電圧Ｖ2 ，ＶCAP の差が小さくなり、やがて、両端子電圧Ｖ2 ，ＶCAP が等しくなって、均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ２とが平衡状態に至り、均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ２との間で電荷の移動が起こらなくなると、その時点で即座に、均等充電用コンデンサＣCHG の接続対象が次の単位セルＢＡＴ３に切り換えられる。
【００６０】
ここで、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ３の開回路状態端子電圧Ｖ3 よりも高ければ、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ３への移動が起こり、反対に、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ３の開回路状態端子電圧Ｖ3 よりも低ければ、単位セルＢＡＴ３に蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣCHG への移動が起こる。
【００６１】
そして、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ３への移動が起こった場合は、均等充電用コンデンサＣCHG によって単位セルＢＡＴ３が充電されて単位セルＢＡＴ３の開回路状態端子電圧Ｖ3 が上がるのに対して、蓄積電荷を単位セルＢＡＴ３に放出した均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が放電により下がって、両端子電圧Ｖ3 ，ＶCAP の差が小さくなる。
【００６２】
一方、単位セルＢＡＴ３に蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣCHG への移動が起こった場合は、単位セルＢＡＴ３によって均等充電用コンデンサＣCHG が充電されて均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が上がるのに対して、蓄積電荷を均等充電用コンデンサＣCHG に放出した単位セルＢＡＴ３の開回路状態端子電圧Ｖ3 が放電により下がって、両端子電圧Ｖ3 ，ＶCAP の差が小さくなる。
【００６３】
いずれにしても、両端子電圧Ｖ3 ，ＶCAP の差が小さくなり、やがて、両端子電圧Ｖ3 ，ＶCAP が等しくなって、均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ３とが平衡状態に至り、均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ３との間で電荷の移動が起こらなくなると、その時点で即座に、均等充電用コンデンサＣCHG の接続対象が次の単位セルＢＡＴ４以降に切り換えられる。
【００６４】
その後は、均等充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１との間で、その時点での均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１の開回路状態端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 よりも高ければ、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１への移動が起こり、反対に、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１の開回路状態端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 よりも低ければ、単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１に蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣCHG への移動が起こる。
【００６５】
そして、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１への移動が起こった場合は、均等充電用コンデンサＣCHG によって単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１が充電されて単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１の開回路状態端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 が上がるのに対して、蓄積電荷を単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１に放出した均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が放電により下がって、端子電圧ＶCAP と端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 との差が小さくなる。
【００６６】
これに対し、単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１に蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣCHG への移動が起こった場合は、単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１によって均等充電用コンデンサＣCHG が充電されて均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が上がるのに対して、蓄積電荷を均等充電用コンデンサＣCHG に放出した単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１の開回路状態端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 が放電により下がって、端子電圧ＶCAP と端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 との差が小さくなる。
【００６７】
いずれにしても、端子電圧ＶCAP と端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 との差が小さくなり、やがて、端子電圧ＶCAP と端子電圧Ｖ4 ，…，Ｖn-1 とが等しくなって、均等充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１と平衡状態に至り、均等充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎ−１との間で電荷の移動が起こらなくなると、その時点で即座に、均等充電用コンデンサＣCHG の接続対象が次の単位セルＢＡＴ５，…，ＢＡＴｎに切り換えられる。
【００６８】
そして、一回りの最後に単位セルＢＡＴｎが均等充電用コンデンサＣCHG に接続されると、両者の端子電圧Ｖn ，ＶCAP に差があれば、端子電圧の高い方から低い方へ電荷が移動し、これにより、電荷を放出して放電した側の端子電圧が下がると共に電荷を受け入れて充電した側の端子電圧が上がって、両端子電圧Ｖn ，ＶCAP の差が小さくなり、やがて、両端子電圧Ｖn ，ＶCAP が等しくなる。
【００６９】
また、一回りの最後に単位セルＢＡＴｎが均等充電用コンデンサＣCHG に接続された時点で、両者の端子電圧Ｖn ，ＶCAP に差がなければ、そもそも両者の間に電荷の移動は発生しない。
【００７０】
いずれにせよ、単位セルＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との間で電荷の移動が発生しなくなると、少なくとも、単位セルＢＡＴ２が均等充電用コンデンサＣCHG に接続されていた際に、均等充電用コンデンサＣCHG に蓄積された電荷の単位セルＢＡＴ２への移動が発生していたので、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、均等充電用コンデンサＣCHG との間に電荷の移動が全くなかったという状況が満たされていないので、単位セルＢＡＴｎと均等充電用コンデンサＣCHG との間で電荷の移動がなくなった時点で、即座に、均等充電用コンデンサＣCHG の接続対象が再び最初の単位セルＢＡＴ１に切り換えられる。
【００７１】
ところで、単位セルＢＡＴｎが均等充電用コンデンサＣCHG に接続された時点では、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が蓄積電荷の単位セルＢＡＴｎへの放出により単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 よりも低くなっており、また、単位セルＢＡＴｎの開回路状態端子電圧Ｖn は元々単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 よりも低いことから、均等充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴｎとのどちらが蓄積電荷を放出したとしても、この時点で単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 が均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP よりも低くなっていることはあり得ない。
【００７２】
したがって、再び単位セルＢＡＴ１が均等充電用コンデンサＣCHG に接続された場合には、均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP よりも開回路状態端子電圧Ｖ1 が高い単位セルＢＡＴ１に蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣCHG への移動が起こり、単位セルＢＡＴ１によって均等充電用コンデンサＣCHG が充電されて均等充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が上がるのに対して、蓄積電荷を均等充電用コンデンサＣCHG に放出した単位セルＢＡＴ１の開回路状態端子電圧Ｖ1 が放電により下がって、両端子電圧Ｖ1 ，ＶCAP の差が小さくなり、やがて、両端子電圧Ｖ1 ，ＶCAP が等しくなる。
【００７３】
以後、今まで接続されていた単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１との間で電荷の移動が生じなくなる毎に、即座に、均等充電用コンデンサＣCHG への接続対象が次の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに順番に切り換えられ続けると、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと充電用コンデンサＣCHG との間で、各端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn と端子電圧ＶCAP の高い方から低い方への蓄積電荷の移動が行われて、各端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn と端子電圧ＶCAP との差が次第に縮小して行き、やがては、同じ値に収斂することになる。
【００７４】
そして、最初の単位セルＢＡＴ１から最後の単位セルＢＡＴｎまで、均等充電用コンデンサＣCHG への接続対象が一回り切り換えられる間に、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎについて、均等充電用コンデンサＣCHG との間に電荷の移動が全くなかったという状況が満たされるようになると、その時点で、均等化充電動作が終了されて、再び、電動モータとして機能している状態のモータジェネレータ等の負荷にメインバッテリＡが接続されてその負荷に放電を行う状態や、オルタネータ等にメインバッテリＡが接続されてメインバッテリＡが充電される状態を、いずれ迎えることになる。
【００７５】
このような均等化充電動作が実行されている間、充電用コンデンサＣCHG に対して各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが各々接続される時間の長さは、上述したように、充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間の電荷移動がどのぐらいの時間続くかによってまちまちであり、上述した実施形態の場合のパターンとは必ずしも一致しないが、参考までにそのパターンの一例を図面によって示すと、例えば図４のタイミングチャートのようになる。
【００７６】
ところで、上述したようにして均等化充電動作が終了し、その後にメインバッテリＡの放電状態や充電状態が発生すると、静電容量がメインバッテリＡのように大きくない充電用コンデンサＣCHG の蓄積電荷は、程なく自然放電により放出されてしまい、次に均等化充電動作を行う頃には、充電用コンデンサＣCHG には電荷が全く蓄積されていないに等しい状態にある。
【００７７】
したがって、このまま均等化充電動作を開始すると、充電用コンデンサＣCHG に最初に接続される単位セルＢＡＴ１が、充電用コンデンサＣCHG の端子電圧ＶCAP が単位セルＢＡＴ１の端子電圧Ｖ1 と等しくなるまで、充電用コンデンサＣCHG に接続され続けることになる。
【００７８】
すると、均等化充電動作を行うことが原因で、他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに比べて単位セルＢＡＴ１の放電量が相対的に大きくなり、単位セルＢＡＴ１の劣化が他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの劣化よりも相対的に速く進行してしまうことになりかねない。
【００７９】
そこで、本実施形態の調整装置１では、均等化充電動作を開始する前に、先程説明を保留した、以下に説明する充電用コンデンサＣCHG の初期充電動作が実行される。
【００８０】
この初期充電動作では、具体的には、均等化充電動作を開始する前に、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，ＢＡＴ４，…の順番で、接続時間を０．１ｍｓｅｃ、０．２ｍｓｅｃ、０．３ｍｓｅｃ、０．４ｍｓｅｃ、…と、図５のタイミングチャートに示すように同じ時間長（本実施形態では０．１ｍｓｅｃ）ずつ長くしながら、単位セルＢＡＴｎまで、充電用コンデンサＣCHG に各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを一回り、順次切り換えつつ個別に接続して行く。
【００８１】
すると、充電用コンデンサＣCHG には当初電荷が蓄積されていないことから、充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間では、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に電荷が移動することになる。
【００８２】
そして、充電用コンデンサＣCHG に先に接続される単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の方が、後から充電用コンデンサＣCHG に接続される単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎよりも、充電用コンデンサＣCHG との端子電圧差が大きいことから、単位時間当たりに単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に移動する電荷の量は、充電用コンデンサＣCHG に先に接続される単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の方が、後から充電用コンデンサＣCHG に接続される単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎよりも、相対的に大きいことになる。
【００８３】
そこで、充電用コンデンサＣCHG に後から接続される単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎほど、先に接続される単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１よりも、接続時間を長くすることで、充電用コンデンサＣCHG に接続されている間に接続相手の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に移動する電荷の量を、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎともほぼ同じ量となるようにしている。
【００８４】
したがって、この初期充電動作を均等化充電動作を開始する前に実行することで、均等化充電動作の開始直後に最初に単位セルＢＡＴ１を充電用コンデンサＣCHG に接続する時点での、両者の端子電位差を縮小しておき、これにより、均等化充電動作を行うことが原因で、他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに比べて単位セルＢＡＴ１の放電量が相対的に大きくなり、単位セルＢＡＴ１の劣化が他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの劣化よりも相対的に速く進行してしまうことを、防止することができる。
【００８５】
尚、初期充電動作を行う直前の段階で、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn にばらつきがあるかどうかは、そのときの状況によって異なるが、初期充電動作によって各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に移動する電荷の量がほぼ同じであることから、初期充電動作の前よりも後の方が、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn のばらつきが大きくなって、その後の均等化充電動作による各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態の均等化を遅延させるような悪影響を初期充電動作がメインバッテリＡに及ぼすことはない。
【００８６】
このように本実施形態の調整装置１によれば、充電や放電を行った後のメインバッテリＡの開回路状態において、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに、オルタネータやモータジェネレータ等の負荷や充電源とは絶縁して設けられた充電用コンデンサＣCHG を、個別に順次切り換えて接続することでメインバッテリＡの各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態を調整するに当たって、均等充電用コンデンサＣCHG に接続された電荷移動検出回路部５に発生する、均等充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の移動量に応じた電位差の、アンプ７による増幅出力を、コンパレータ９によって、電荷移動量の基準値に相当する電位と比較し、その比較出力に基づいて、充電用コンデンサＣCHG に単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが接続されている間の、この単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと充電用コンデンサＣCHG との間の電荷移動の有無を、ＣＰＵ１１により監視し、電荷移動がなくなった時点で、充電用コンデンサＣCHG に接続する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、次の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに切り換える構成とした。
【００８７】
よって、コンデンサやスイッチング素子、及び、そのセレクタ動作を行わせるＣＰＵ１１といった、簡易でかつ小規模な回路構成により、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎや均等充電用コンデンサＣB の蓄積している電気エネルギーを有効に利用して、メインバッテリＢの充放電の繰り返しで、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態（ＳＯＣ）に基づく開回路状態端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn に生じたばらつきを解消し、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを均等な充電状態にすることができる。
【００８８】
しかも、充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとが、相互の間で電荷移動がある間のみ接続され、電荷移動がなくなると即座に、充電用コンデンサＣCHG の接続対象が次の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに切り換えられるので、充電用コンデンサＣCHG と単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとが相互間に電荷移動がないにも拘わらず接続されて続けてしまう時間的な無駄をなくし、充電用コンデンサＣCHG を経由した電荷移動による各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態の均等化を、迅速に達成することができる。
【００８９】
尚、上述した実施形態では、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの均等化充電動作を開始する前に、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，ＢＡＴ４，…の順番で、接続時間を徐々に長くしながら、単位セルＢＡＴｎまで、充電用コンデンサＣCHG に各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを一回り、順次切り換えつつ個別に接続して行くことで、ほぼ同じ量ずつ電荷を各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に移動させて、充電用コンデンサＣCHG を前もって充電しておく初期充電動作を行うものとしたが、この初期充電動作は省略してもよい。
【００９０】
或は、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの均等化充電動作を開始する前に充電用コンデンサＣCHG を前もって充電しておく場合に、例えば、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを充電用コンデンサＣCHG に同じ時間ずつ順次切り換えて個別に接続し、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎから充電用コンデンサＣCHG に電荷を移動させて、充電用コンデンサＣCHG を充電するといった、上述した実施形態で説明した初期充電動作とは異なる形態の動作によって充電用コンデンサＣCHG を充電するようにしてもよい。
【００９１】
しかし、上述した実施形態の初期充電動作によって、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの均等化充電動作を開始する前に充電用コンデンサＣCHG を前もって充電するようにすれば、先に説明したとおり、均等化充電動作を行うことが原因で、他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎに比べて単位セルＢＡＴ１の放電量が相対的に大きくなり、単位セルＢＡＴ１の劣化が他の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの劣化よりも相対的に速く進行してしまうことを、防止することができるので、均等化充電動作を実行する上で非常に有利である。
【００９２】
また、本実施形態では、充電用コンデンサＣCHG に接続する対象を、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの順番で一巡させる動作を１ルーチンとし、この１ルーチン中において、どの単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間においても、充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の移動が発生しなかった場合に、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態が均等化されたものとして、均等化充電処理を終了するものとした。
【００９３】
しかし、どの単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間においても、充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の移動が発生しなかった、という、均等化充電処理の終了条件が満たされているか否かの確認は、本実施形態のように、１つのルーチンが終わる毎にそのルーチン単位で確認する方式に限らず任意である。
【００９４】
例えば、充電用コンデンサＣCHG に接続する対象の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが切り換わる毎に、充電用コンデンサＣCHG に現在接続されている単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを含めて、メインバッテリＡを構成する全単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎと充電用コンデンサＣCHG との間で、電荷移動のない状態が連続して発生したか否かを確認し、連続して発生していない場合は均等化充電処理を継続し、連続して発生した場合は均等化充電処理を終了する、という方式で確認するようにしてもよい。
【００９５】
さらに、均等化充電処理を終了する条件は、本実施形態の調整装置１のような、どの単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間においても、充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の移動が発生しなかった、という条件でなく、例えば、経験的に定められた時間が経過したならば、遅くともそれ以前の段階で十分に各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態が均等化されているものとして、均等化充電処理を終了する、という、時間的な条件であってもよい。
【００９６】
しかし、本実施形態の調整装置１のように、どの単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間においても、充電用コンデンサＣCHG に対する電荷の移動が発生しなかった、という条件で均等化充電処理を終了するようにすれば、全ての単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが充電用コンデンサＣCHG と同じ端子電圧となって各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの充電状態が均等化されたにも拘わらず、伝送ロスによる蓄積電荷の損失が起こり得る充電用コンデンサＣCHG と各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの切り換え接続が、必要以上に継続されてしまうことを防いで、電気エネルギーの損失を極力抑制することができるので、有利である。
【００９７】
また、本実施形態では、初期充電動作や均等化充電動作の際に、充電用コンデンサＣCHG に各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、図２中の枝番号の番号順に接続するものとしたが、充電用コンデンサＣCHG に接続する単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの順番は、一回りするうちに一部の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎが複数回ダブって接続されることのない限り、ランダムを含めて如何なる順番であってもよい。
【００９８】
特に、本実施形態の場合、ｎ＝偶数であるならば、単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎのように、１つ置きの順番で全単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを充電用コンデンサＣCHG に順次接続するようにしてもよい。
【００９９】
そして、この順番で切り換えるようにすれば、枝番号が奇数の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の相互間や、枝番号が偶数の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ４，…，ＢＡＴｎの相互間で、充電用コンデンサＣCHG への接続対象を切り換える際に、極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの切り換え動作が不要になるので、極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの制御上有利であると共に、メカ接点の開閉による電力ロスを極力抑えることができるので、電力効率上も有利である。
【０１００】
さらに、フォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎの使用個数を抑えるためには、本実施形態のように、前段の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の負極と充電用コンデンサＣCHG とを接続する結線の一部や、後段の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの正極と充電用コンデンサＣCHG とを接続する結線の一部を、兼用するのが有効である。
【０１０１】
しかし、本発明を実施する上では、前段の単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ−１の負極と充電用コンデンサＣCHG とを接続する結線、及び、後段の単位セルＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの正極と充電用コンデンサＣCHG とを接続する結線を、各々独立して個別に設けても、一向に差し支えなく、その場合には、極性反転用リレー２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂとその切り換え動作用の制御を省略することができる。
【０１０２】
また、均等充電用コンデンサＣCHG と各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間に介設されてこれらを選択的に接続させるのは、本実施形態のようなフォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎでなくてもよく、例えば、機械式のリレー等であってもよいが、本実施形態のようにフォトＭＯＳトランジスタＳＷ０１，ＳＷ１２，…，ＳＷ（ｎ−１）ｎを用いれば、高電圧系であるメインバッテリＡから低電圧系であるアンプ７、コンパレータ９、及び、ＣＰＵ１１を電気的に絶縁させて、これらを高圧から保護することができるので、有利である。
【０１０３】
さらに、ＣＰＵ１１による各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎの均等充電用コンデンサＣCHG に対する切り換え接続は、メインバッテリＡが充放電を行っていない状態であれば、任意の状態で行ってよい。
【０１０４】
また、本実施形態では、各単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎを、図２中の記号からも明らかなように、単一のセルであるものとしたが、本発明は、各単位セルが複数の直列接続されたセルブロックである組電池についても、それらのセルブロック相互の充電状態を均等化する目的で適用することができる。
【０１０５】
そして、上述したセルブロック相互の充電状態の均等化処理に、各セルブロックを構成する複数のセル単体相互の充電状態を均等化する任意の方式の処理を併用すれば、組電池を構成する全セル単体の均等化を達成することもできる。
【０１０６】
さらに、本実施形態では、アンプ７の増幅出力をコンパレータ９において、電荷移動量＝０なる基準値に相当する電位と比較し、その比較出力をＣＰＵ１１の入力ポートＰＯＲＴに入力させて、充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間に電荷移動があるか否かを監視する構成とした。
【０１０７】
しかし、例えば、本発明の他の実施形態に係る組電池の調整装置の概略回路構成を一部ブロックにて示す図６の説明図に示すように、アンプ７の増幅出力をＣＰＵ１１のＡ／Ｄ変換ポートＡ／Ｄに、アンプ１３を介して入力させ、そのＡ／Ｄ値を、電荷移動量＝０に相当するデジタルの閾値と比較することで、充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間に電荷移動があるか否かを監視する構成としてもよい。
【０１０８】
また、電荷の移動量に応じた電位差を生じさせるための構成を、電荷移動検出回路部５以外の構成により実現する等、充電用コンデンサＣCHG とこれに接続された単位セルＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎとの間に電荷移動があるか否かを監視するための構成は、図２を参照して説明した実施形態の構成に限らず任意である。
【０１０９】
さらに、本実施形態では、車両（ハイブリッド電気自動車）において用いられる電動モータ用のメインバッテリＡを例に取って説明したが、車両に限らず、携帯電話や携帯式の家電品等、種々の分野において使用される組電池を構成する単位セルの充電状態を調整する際に、本発明が広く適用可能であることは、言うまでもない。
【０１１０】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池を構成する、複数個直列に接続された２次電池からなる単位セルを、前記組電池の開回路状態において、前記負荷や前記充電器とは絶縁して構成されたキャパシタに、個別に順次切り換えて接続することで、前記組電池の充電状態を調整するに当たり、前記キャパシタに前記単位セルが接続されている間、該単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動量に応じた電流乃至電位差を直接監視することで、前記単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動の有無を監視し、前記電流乃至電位差を直接監視することで監視された、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷の移動がなくなった時点で、前記キャパシタに接続する前記単位セルを、次の前記単位セルに切り換えるようにした。
【０１１１】
また、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池を構成する、複数個直列に接続された２次電池からなる単位セルを、前記組電池の開回路状態において、前記負荷や前記充電器とは絶縁して構成されたキャパシタに、個別に順次切り換えて接続することで、前記組電池の充電状態を調整する組電池の充電状態調整装置であって、前記キャパシタに前記単位セルが接続されている間、該単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動量に応じた電流乃至電位差を直接監視することで、前記単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動の有無を判別する電荷移動有無判別手段と、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷移動がないと前記電荷移動有無判別手段が判別した時点で、前記キャパシタに接続する前記単位セルを、次の前記単位セルに切り換える接続セル切換手段とを備える構成とした。
【０１１２】
このため、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法と、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置とのいずれによっても、キャパシタとキャパシタに接続された各単位セルとの間で、端子電圧の高い方から低い方への蓄積電荷の移動が行われている間のみ、それらキャパシタと各単位セルとが接続され続けるようにして、各単位セルとキャパシタとの間の余剰電荷の授受が切れ目なく行われるようにし、これにより、複数個直列に接続されて組電池を構成する単位セルの相互間に端子電圧のばらつきが生じても、これを、簡易でかつ小規模な回路構成により、電気エネルギーを有効に利用して迅速に解消し、各単位セルを均等な充電状態にすることができる。
【０１１３】
また、請求項２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷移動が、全ての前記単位セルについてなくなった時点で、前記組電池の充電状態の調整を終了するようにした。
【０１１４】
さらに、請求項５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、全ての前記単位セルについて、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷移動がないと前記電荷移動有無判別手段が判別した時点で、前記組電池の充電状態の調整を終了させる終了手段をさらに備えている構成とした。
【０１１５】
このため、請求項２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、また、請求項５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、いずれも、全ての単位セルがキャパシタと同じ端子電圧となって各単位セルの充電状態が均等化されたにも拘わらず、伝送ロスによる蓄積電荷の損失が起こり得るキャパシタと各単位セルとの切り換え接続が、必要以上に継続されてしまうことを防いで、電気エネルギーの損失を極力抑制することができる。
【０１１６】
また、請求項３に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１又は２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、内部に蓄積された電荷が前記組電池の充電状態の非調整中に自然放電される前記キャパシタに、前記単位セルを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前の該組電池の開回路状態において、接続時間を徐々に長くしつつ個別に順次切り換えて接続することで、前記各単位セルの蓄積電荷により前記キャパシタを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前に予め充電するようにした。
【０１１７】
さらに、請求項６に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４又は５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、内部に蓄積された電荷が前記組電池の充電状態の非調整中において自然放電される前記キャパシタに、前記単位セルを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前の該組電池の開回路状態において、接続時間を徐々に長くしつつ個別に順次切り換えて接続する初期充電用接続セル切換手段をさらに備えている構成とした。
【０１１８】
このため、請求項３に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法によれば、請求項１又は２に記載した本発明の組電池の充電状態調整方法において、また、請求項６に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置によれば、請求項４又は５に記載した本発明の組電池の充電状態調整装置において、いずれも、組電池の充電状態の調整の開始時点でキャパシタが電荷を蓄積していないが故に、組電池の充電状態が調整される度に、調整開始後最初にキャパシタに接続される単位セルからキャパシタに電荷移動がなくなるまで電荷が繰り返し移動され、これにより、調整開始後最初にキャパシタに接続される単位セルが、組電池の充電状態を調整すればするほど充放電過多となって他の単位セルよりも相対的に劣化が進行してしまうのを、防止することができる。
【０１１９】
しかも、キャパシタに対する各単位セルの接続時間を徐々に長くすることで、キャパシタに接続されている間に各単位セルからキャパシタに移動する電荷の量を、先に接続された単位セルも後に接続された単位セルも殆ど変わらないようにして、組電池の充電状態の調整の開始前にキャパシタを充電するための、各単位セルからキャパシタへの電荷移動によって、特定の単位セルが他の単位セルよりも相対的に充放電過多となって劣化が進行してしまうのを、防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による組電池の充電状態調整装置の基本構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る組電池の充電状態調整装置の概略回路構成を一部ブロックにて示す説明図である。
【図３】図２のマイクロコンピュータがＲＯＭに格納された制御プログラムに従って行う処理のうち、特に、均等充電用コンデンサの初期充電処理及び各単位セルの均等化充電処理を示すフローチャートである。
【図４】図２の組電池の充電状態調整装置による各単位セルの均等化充電処理の際における各単位セルの均等充電用コンデンサに対する接続時間の状況を例示するタイミングチャートである。
【図５】図２の組電池の充電状態調整装置による均等充電用コンデンサの初期充電処理の際における各単位セルの均等充電用コンデンサに対する接続時間の状況を例示するタイミングチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る組電池の充電状態調整装置の概略回路構成を一部ブロックにて示す説明図である。
【符号の説明】
１ 充電状態調整装置
１１ マイクロコンピュータ
１１Ａ 終了手段
Ａ 組電池
Ｂ 電荷移動有無判別手段
Ｃ 接続セル切換手段
Ｄ 初期充電用接続セル切換手段
ＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３，…，ＢＡＴｎ 単位セル
ＶCAP キャパシタ
Claims (6)
- 負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池を構成する、複数個直列に接続された２次電池からなる単位セルを、前記組電池の開回路状態において、前記負荷や前記充電器とは絶縁して構成されたキャパシタに、個別に順次切り換えて接続することで、前記組電池の充電状態を調整するに当たり、
前記キャパシタに前記単位セルが接続されている間、該単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動量に応じた電流乃至電位差を直接監視することで、前記単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動の有無を監視し、
前記電流乃至電位差を直接監視することで監視された、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷の移動がなくなった時点で、前記キャパシタに接続する前記単位セルを、次の前記単位セルに切り換えるようにした、
ことを特徴とする組電池の充電状態調整方法。 - 前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷移動が、全ての前記単位セルについてなくなった時点で、前記組電池の充電状態の調整を終了するようにした請求項１記載の組電池の充電状態調整方法。
- 内部に蓄積された電荷が前記組電池の充電状態の非調整中に自然放電される前記キャパシタに、前記単位セルを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前の該組電池の開回路状態において、接続時間を徐々に長くしつつ個別に順次切り換えて接続することで、前記各単位セルの蓄積電荷により前記キャパシタを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前に予め充電するようにした請求項１又は２記載の組電池の充電状態調整方法。
- 負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池を構成する、複数個直列に接続された２次電池からなる単位セルを、前記組電池の開回路状態において、前記負荷や前記充電器とは絶縁して構成されたキャパシタに、個別に順次切り換えて接続することで、前記組電池の充電状態を調整する組電池の充電状態調整装置であって、
前記キャパシタに前記単位セルが接続されている間、該単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動量に応じた電流乃至電位差を直接監視することで、前記単位セルと前記キャパシタとの間の電荷移動の有無を判別する電荷移動有無判別手段と、
前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷移動がないと前記電荷移動有無判別手段が判別した時点で、前記キャパシタに接続する前記単位セルを、次の前記単位セルに切り換える接続セル切換手段と、
を備えることを特徴とする組電池の充電状態調整装置。 - 前記電荷移動有無判別手段が、全ての前記単位セルについて、前記キャパシタと該キャパシタに接続されている前記単位セルとの間の電荷移動がないと判別した時点で、前記組電池の充電状態の調整を終了させる終了手段をさらに備えている請求項４記載の組電池の充電状態調整装置。
- 内部に蓄積された電荷が前記組電池の充電状態の非調整中において自然放電される前記キャパシタに、前記単位セルを、前記組電池の充電状態の調整を開始する前の該組電池の開回路状態において、接続時間を徐々に長くしつつ個別に順次切り換えて接続する初期充電用接続セル切換手段をさらに備えている請求項４又は５記載の組電池の充電状態調整装置。
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