JP5668136B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、直列接続された複数の単電池（二次電池）を含む組電池を備えた蓄電装置に関する。

複数の二次電池で構成される組電池を用いた電源装置、分散型電力貯蔵装置、電気自動車等では、二次電池を最適に管理する電池管理装置が搭載されている。電池管理装置が管理する二次電池の状態としては、どの程度まで充電されているか、あるいはどの程度放電可能な電荷量が残っているのかを示す充電状態（State Of Charge：SOC）が代表的な例である。

複数個の二次電池を直列接続して用いる電源装置の場合、二次電池の自己放電の個体差等から生じるSOCばらつきをある一定の範囲に維持するために、SOC均等化機能が実装される。又、二次電池の内部抵抗や満充電容量にも個体差があり、それらは環境状況や使用状況によっても変化する。組電池を構成する複数の二次電池間でこれらの性能が大きくばらつくと、最も劣化した二次電池によって組電池の寿命が決まってしまう。

そこで、充放電時の各電池の満充電容量に対する残容量割合を、充放電時の温度が高い電池ほど低くすることで、性能を均一に保つような方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

日本国特開２００７−２４２４００号公報

ところで、温度以外の要因で内部抵抗や満充電容量等の個体差が生じている場合、温度差に基づいて残容量割合を制御する上述した装置では、温度がほぼ同じであれば劣化もほぼ同じと判断される。このため、温度による影響以外での個体差の解消という点では適切に機能しないおそれがある。

本発明の第１の態様によると、蓄電装置は、直列接続された複数の単電池を含む組電池と、複数の単電池の内部抵抗の大小関係を推定する電池状態量推定手段と、内部抵抗の大小関係に関して電池状態量推定手段により大と推定された単電池のＳＯＣが低くなるような放電量を算出する放電量算出手段と、放電量算出手段で算出された放電量に基づいて、複数の単電池をそれぞれ放電する放電回路と、を備えた。
本発明の第２の態様によると、第１の態様の蓄電装置において、複数の単電池のそれぞれに対して、組電池に流れる電流が変化する前と変化した後の電圧を各々測定する電圧測定部を備え、電池状態量推定手段は、複数の単電池のそれぞれに対して、電圧測定部で測定された電流変化前の電圧と電流変化後の電圧との差から内部抵抗の大小関係を推定するようにしたものである。
本発明の第３の態様によると、第１の態様の蓄電装置において、複数の単電池の電圧を測定する電圧測定部と、直列接続された複数の単電池に流れる電流値を測定する電流測定部と、を備え、電池状態量推定手段は、電圧測定部で測定された電圧値および電流測定部で測定された電流値に基づいて複数の単電池の内部抵抗を算出し、その算出結果より大小関係を推定する。
本発明の第４の態様によると、第１の態様の蓄電装置において、複数の単電池を個別に放電させて複数の単電池のＳＯＣを均等化するＳＯＣ均等化部を備え、ＳＯＣ均等化部によるＳＯＣの均等化の後に、放電回路による放電が行われる。
本発明の第５の態様によると、第１の態様の蓄電装置において、電池状態量推定手段は、更に複数の単電池の満充電容量の大小関係を推定し、放電量算出手段は、満充電容量の大小関係に関して電池状態量推定手段により小と推定された単電池のＳＯＣが低くなるような放電量を算出する。
本発明の第６の態様によると、第５の態様の蓄電装置において、複数の単電池のそれぞれに対して、組電池の充放電が行われる前の無負荷状態の電圧および充放電が終了した後の無負荷状態の電圧を各々測定する電圧測定部を備え、電池状態量推定手段は、複数の単電池のそれぞれに対して、電圧測定部で測定された充放電前の電圧と充放電終了後の電圧との差から満充電容量の大小関係を推定するか、若しくは、複数の単電池のそれぞれに対して、充放電前の電圧に基づくＳＯＣと充放電終了後の電圧に基づくＳＯＣとのＳＯＣ差から満充電容量に関する大小関係を推定するものである。
本発明の第７の態様によると、第５の態様の蓄電装置において、複数の単電池の電圧を測定する電圧測定部と、直列接続された複数の単電池に流れる電流値を測定する電流測定部と、を備え、電池状態量推定手段は、電圧測定部で測定された電圧値および電流測定部で測定された電流値に基づいて複数の単電池の満充電容量を算出し、その算出結果より大小関係を推定するようにしたものである。
本発明の第８の態様によると、第７の態様の蓄電装置において、複数の単電池の各満充電容量の初期値が予め記憶された記憶部と、記憶部に記憶されている対応する初期満充電容量を、算出された満充電容量に書き換える書き換え手段と、を備え、放電量算出手段は、記憶部に記憶されている満充電容量が小さい単電池ほど、単電池放電後のＳＯＣが低くなるような放電量を単電池毎に算出する。
本発明の第９の態様によると、第２または６の態様の蓄電装置において、放電量は、放電回路による放電の前後のＳＯＣ差が電圧測定部の測定誤差に起因するＳＯＣ誤差以上となる放電量である。
本発明の第１０の態様によると、第２、６および９のいずれか一の態様の蓄電装置において、放電量算出手段は、電池状態量推定手段により推定された大小関係に基づいて、複数の単電池を複数群に分類するとともに、各群毎に単電池放電後のＳＯＣを設定し、それらの設定値に基づいて複数の単電池の放電量を算出する。
本発明の第１１の態様によると、第１乃至１０のいずれか一の態様の蓄電装置において、放電回路による放電量を、組電池の温度の高低、または、組電池のＳＯＣの高低に対応して増減させるようにしたものである。
本発明の第１２の態様によると、直列接続された複数の単電池を含む組電池と、複数の単電池の電圧を測定する電圧測定部と、直列接続された複数の単電池に流れる電流値を測定する電流測定部と、電圧測定部で測定された電圧値および電流測定部で測定された電流値に基づいて、複数の単電池の満充電容量をそれぞれ推定する満充電容量推定手段と、電圧測定部で測定された電圧値に基づいてＳＯＣを推定し、該ＳＯＣ推定時から所定充電量だけ複数の単電池を各々充電したときの到達ＳＯＣをそれぞれ推定する電池状態量推定手段と、電池状態量推定手段で推定された到達ＳＯＣに基づいて、複数の単電池の各々を所定充電量だけ充電したときに各単電池のＳＯＣが一致するような放電量をそれぞれ算出する放電量算出手段と、放電量算出手段で算出された放電量に基づいて、複数の単電池をそれぞれ放電する放電回路と、を備えた。
本発明の第１３の態様によると、第１２の態様の蓄電装置において、所定充電量は、該所定充電量だけ充電したときに各単電池のＳＯＣの内の最低ＳＯＣが電池使用範囲の上限ＳＯＣに到達するような値に設定されているものである。
本発明の第１４の態様によると、第１２の態様の蓄電装置において、組電池の温度の高低に対応して所定充電量を増減させるようにしたものである。
本発明の第１５の態様によると、第１乃至１４のいずれか一の態様の蓄電装置において、組電池を外部電源から充電する際の充電が急速充電か否かを判定する急速充電判定部を備え、放電回路は、急速充電判定部が急速充電と判定すると放電を行わない。
本発明の第１６の態様によると、第１乃至１４のいずれか一の態様の蓄電装置において、組電池を構成する一つ以上の単電池の温度上昇が閾値以上か否かを判定する温度判定部を備え、放電回路は、温度判定部が閾値以上と判定すると放電を行わない。
本発明の第１７の態様によると、第１乃至１４のいずれか一の態様の蓄電装置において、放電回路による放電が行われると、組電池を充放電する際の許容電流値および許容電力値をより小さな値に制限する制限手段を、さらに備えたものである。
本発明の第１８の態様によると、第１乃至１４のいずれか一の態様の蓄電装置において、放電回路による放電を行った場合に、組電池を充放電する際の上限ＳＯＣ若しくは下限ＳＯＣの値を高い方向または低い方向に変更する変更手段を、さらに備えたものである。

本発明によれば、内部抵抗や満充電容量といった単電池の性能に個体差が発生した場合、これを均等化でき、複数備える単電池の管理を容易に行うことができる。

第１の実施の形態における蓄電装置の構成例を示す図である。 単電池制御部１２１の構成を説明するための図である。 組電池制御部１５０の構成を示すブロック図である。 単電池１１１の等価回路図である。 ＯＣＶとＳＯＣの関係を示す線図である。 単電池の温度と内部インピーダンスとの関係を示す線図である。 ＳＯＣ均等化部の動作を説明するフローチャートである。 均等化の効果を説明する図である。 抵抗均等化部の動作を説明するフローチャートである。 直列接続された単電池の電圧変化の検知方法を説明する図である。 ΔＶの大小関係の判定結果の一例を示す図である。 抵抗均等化部１５４の指令に応じた、ＳＯＣ均等化部１５３の制御例を示す図である。 従来のＳＯＣ管理を説明する図である。 第２の実施の形態におけるＳＯＣ管理を説明する図である。 ＳＯＣ５０％付近における個体差均等化実行値を説明する図である。 第３の実施の形態におけるＳＯＣ管理を説明する図である。 組電池制御部１５０の構成を示すブロック図である。 単電池に満充電容量の個体差が生じた場合の影響を示す図である。 複数の単電池の電圧変化の検知方法の説明図である。 容量均等化部１５５が行う、満充電容量の大小関係を把握するためのＳＯＣ差の検出手順を示すフローチャートである。 複数の単電池１１１の満充電容量の大小関係判定方法と、容量均等化部１５５による単電池電圧やＳＯＣの制御例を示す図である。 容量均等化部１５５による単電池のＳＯＣの制御例を示す図である。 充電ＳＯＣに応じた個体差均等化実行値の変化を示す図である。 充電方法に応じた処理内容を説明する図である。 満充電容量の記憶方法を説明する図である。 組電池１１０内における性能に応じた単電池１１１の配置を説明する図である。 ３つのグループに分ける場合を説明する図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。本実施形態では、本発明を、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車(ＰＨＥＶ)、電気自動車（ＥＶ）の電源を構成する蓄電装置に適用した場合を例に説明する。尚、本発明はＨＥＶやＰＨＥＶやＥＶに限らず、分散型電力貯蔵装置や、鉄道車両などに用いられる各種蓄電装置に対して幅広く適用可能である。

−第１の実施の形態−
本発明の第１実施形態を図１から図１２に基づいて説明する。図１は、本実施形態における蓄電装置の構成例を示す図であり、プラグインハイブリッド自動車の蓄電装置（電池システム１００）を示す。蓄電手段としての組電池１１０を備える電池システム１００は、リレー２０１を介してインバータ２０３に接続される。また、リレー２０２を介して充電器２０５に接続可能な構成となっており、充電器２０５を用いて外部電源により充電を行うことができる。なお、外部電源を用いて組電池１１０の充電を行わないＨＥＶの場合では、リレー２０２及び充電器２０５が不要である。

まず、電池システム１００の構成について説明する。電池システム１００は、複数の単電池１１１から構成される組電池１１０と、単電池１１１の状態を管理する単電池管理部１２０と、組電池１１０に流れる電流を検知する電流検知部１３０と、組電池１１０の総電圧を検知する電圧検知部１４０と、組電池１１０の制御を行う組電池制御部１５０と、を備えている。

組電池１１０は、電気エネルギーの蓄積及び放出（直流電力の充放電）が可能な複数の単電池１１１を電気的に直列に接続して構成される。ここでは、単電池１１１として、出力電圧が３．０〜４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）の範囲に電圧を持つリチウムイオン電池を想定している。ただし、本実施形態における単電池１１１としては、電気を蓄え放電可能なデバイスであって、詳細は後述するが、劣化の進行にＳＯＣ依存性があるものであればなんでも良い。また、図１に示す組電池１１０では、単電池１１１を直列に接続して構成しているが、単電池１１１を並列接続したものを直列接続しても良いし、直列接続した単電池１１１を並列接続して構成しても良い。

組電池１１０を構成する単電池１１１は、電池の状態の管理・制御を行う上で、所定の単位数にグループ分けが行われている。グループ分けされた単電池１１１は、電気的に直列に接続され、単電池群１１２を構成する。所定の単位数は、例えば１個、４個、６個・・・というような数で等区分とする場合もあれば、４個と６個とを組み合わせるような複合区分とする場合もある。

本実施の形態では、説明を簡単にするために、組電池１１０は、４個の単電池１１１を電気的に直列に接続して単電池群１１２ａ及び１１２ｂを構成し、さらに単電池群１１２ａと単電池群１１２ｂとを電気的に直列に接続し、合計８個の単電池１１１を備えるものとした。ただし、実際は必要な数だけ単電池群１１２が更に直列に接続されて高電圧化される。

単電池管理部１２０は、組電池１１０を構成する単電池１１１の状態を監視する。単電池管理部１２０は複数の単電池制御部１２１ａ、１２１ｂから構成されており、単電池制御部１２１ａは単電池群１１２ａに割り当てられ、単電池制御部１２１ｂは単電池群１１２ｂに割り当てられている。各単電池制御部１２１ａ、１２１ｂは、各々が割り当てられている単電池群１１２ａ，１１２ｂからの電力を受けて動作し、各単電池群１１２ａ，１１２ｂを構成する各単電池１１１の状態を監視及び制御する。

組電池制御部１５０と単電池管理部１２０は、フォトカプラに代表される絶縁素子１７０を介して信号通信部１６０により信号の送受信を行う。絶縁素子１７０を設けるのは、組電池制御部１５０と単電池管理部１２０とで、動作電源が異なるためである。本実施形態においては、単電池管理部１２０は組電池１１０から電力を受けて動作するのに対して、組電池制御部１５０は、不図示の車載補機用のバッテリ（例えば１４Ｖ系バッテリ）を電源として用いている。絶縁素子１７０は、単電池管理部１２０の機能を実現するための回路基板上に実装しても良いし、単電池管理部１２０の機能と組電池制御部１５０の機能とが同一基板上で実現された場合には、前記同一基板上に絶縁素子１７０が実装される。

上述した単電池制御部１２１ａ，１２１ｂは、それぞれが監視する単電池群１１２ａ，１１２ｂの電位の高い順に従って直列に接続されている。組電池制御部１５０が送信した信号は、信号通信部１６０および絶縁素子１７０を介して単電池制御部１２１ａに入力される。単電池制御部１２１ａの出力と単電池制御部１２１ｂの入力との間にも、同様に信号通信部１６０が設けられ、信号通信部１６０により信号の伝送が行われる。単電池制御部１２１ｂの出力は、絶縁素子１７０および信号通信部１６０を介して、組電池制御部１５０の入力に伝送される。

このように、組電池制御部１５０と単電池制御部１２１ａ，１２１ｂとは、信号通信部１６０によりループ状に接続されている。このループ接続は、デイジーチェーン接続あるいは数珠繋ぎ接続もしくは芋づる式接続と呼ばれる。本実施形態では上記接続及び信号の送受信形態をとっているが、組電池制御部１５０と単電池制御部１２１ａ，１２１ｂとを接続して信号の送受信を実現できれば、他の接続形態を採用することも可能である。

組電池制御部１５０には、単電池管理部１２０から送信される単電池１１１の電池電圧や温度、電流検知部１３０から送信される電流値、電圧検知部１４０から送信される組電池１１０の総電圧値が、それぞれ入力される。組電池制御部１５０は、これらの情報と、組電池制御部１５０が予め記憶する情報若しくは組電池制御部１５０の外部に設置されたコントローラが予め記憶する情報等とに基づいて、単電池１１１若しくは単電池１１１で構成される単電池群１１２、若しくは単電池群１１２で構成される組電池１１０の状態検知などを行う。

上述した単電池管理部１２０が組電池制御部１５０に出力する情報とは、単電池１１１の電圧や温度の計測値、更には単電池１１１の過充電もしくは過放電、過温度などの単電池１１１の異常情報等である。この場合、組電池制御部１５０は前記異常内容も踏まえて組電池１１０の充放電制御を実施する。

組電池制御部１５０若しくは組電池制御部１５０の外部に設置されたコントローラが予め記憶する情報には、組電池１１０や組電池１１０を構成する単電池１１１や単電池群１１２の内部抵抗特性、満充電時の容量、分極電圧、劣化特性、個体差情報、ＳＯＣと開回路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）の相関関係などがある。更に、単電池管理部１２０や、単電池管理部１２０を構成する単電池制御部１２１ａ，１２１ｂや、組電池制御部１５０などの特性情報についても、予め記憶させることができる。

組電池制御部１５０は前述した計測値や予め記憶した情報に基づいて、一つ以上の単電池１１１のＳＯＣや入出力可能な電流や電力、内部抵抗や満充電容量、異常状態の演算を行ったり、組電池１１０を構成する単電池１１１のＳＯＣ若しくは電圧を均等化するために必要な演算を行う。そして、演算結果を単電池管理部１２０や車両制御部２００へと出力する。組電池制御部１５０の具体的な機能は後述する。

車両制御部２００は、組電池制御部１５０の上位の制御装置である。車両制御部２００は、組電池制御部１５０からの情報に基づいてリレー２０１を介して電池システム１００とインバータ２０３とを接続し、若しくはリレー２０２を介して電池システム１００と充電器２０５とを接続する。なお、車両制御部２００は必要に応じて組電池制御部１５０に対して指令を発信することができ、組電池制御部１５０は車両制御部２００からの指令に基づいて処理を実行することができる。更に、リレー２０１、２０２を介したインバータ２０３若しくは充電器２０５への接続動作は、組電池制御部１５０によって実施されても良いものとする。

充電器２０５は、家庭若しくは電気スタンド（充電ステーション）に設けられた外部の電源から組電池１１０を充電する際に用いられる。本実施形態では、充電器２０５は、組電池制御部１５０からの情報に基づいて車両制御部２００から出力される指令により充電電圧や充電電流などの制御を行うものとする。ただし、充電器２０５への指令を、組電池制御部１５０が直接送信するような構成でも良い。また、充電器２０５は車両の構成、充電器２０５の性能、使用目的、外部の電源の設置条件などに応じて車両側に設置しても良いし、車両の外部に設置することも可能である。なお、ハイブリッド自動車を構成する場合は、充電器２０５は不要な構成となる。

図１の車両システムにおいて、走行時には、車両制御部２００の管理のもと、電池システム１００がインバータ２０３に接続され、組電池１１０に蓄えられているエネルギーによりモータジェネレータ２０４が駆動される。回生時には、モータジェネレータ２０４の発電電力により組電池１１０が充電される。

また、図１の蓄電装置を備える車両が家庭用若しくは電気スタンドに代表される外部の電源と接続された際は、車両制御部２００が発信する情報に基づき電池システム１００と充電器２０５とが接続され、組電池１１０が所定の条件になるまで充電される。この充電によって組電池１１０に蓄えられたエネルギーは、次回の車両走行時に利用されたり、車両内外の電装品等を動作させるために利用されたりする。さらには、、必要に応じては家庭用の電源に代表される外部電源へ放出する場合もある。

以下では、本実施形態における単電池管理部１２０に設けられた単電池制御部１２１ａ，１２１ｂの詳細な構成を説明した後、単電池制御部１２１ａ，１２１ｂと組電池制御部１５０の詳細な処理内容を説明する。

図２は、単電池制御部１２１ａ，１２１ｂおよびその周辺の構成（単電池管理部１２０の一部）を示す図である。なお、単電池制御部１２１ａ，１２１ｂの構成は同一構成となっており、以下では単電池制御部１２１と記載する。単電池制御部１２１は、バイパススイッチ１２３と、バイパススイッチ１２３を駆動するＢＳＷ駆動回路１２５と、管理対象の単電池群１１２を構成する複数の単電池１１１の電池電圧を計測する電圧検出回路１２４と、単電池制御部１２１を動作させるための電源回路１２６と、組電池制御部１５０からの情報をもとに単電池制御部１２１の制御を行う制御回路１２７と、組電池制御部１５０または隣り合う単電池制御部１２１との信号の送受信を行う信号入出力回路１２８とを備えている。

制御回路１２７は、電圧検出回路１２４とＢＳＷ駆動回路１２５と電源回路１２６と信号入出力回路１２８とに接続され、各種処理を行い、必要に応じて信号の送受信を行う。また、信号入出力回路１２８は信号入力回路、信号出力回路など分けて実装することもできる。なお、単電池群１１２は、図１の単電池群１１２ａ，１１２ｂに対応している。

単電池制御部１２１の外部に設けられたバイパス抵抗１２２、バイパススイッチ１２３およびＢＳＷ駆動回路１２５は、組電池１１０を構成する単電池１１１間のＳＯＣ若しくは電圧ばらつきを均等化するために使用される。ＳＯＣ若しくは電圧が高い単電池１１１に該当するバイパススイッチ１２３をＢＳＷ駆動回路１２５がオンにすることで、ＳＯＣ若しくは電圧が高い単電池１１１が蓄えたエネルギーがバイパス抵抗１２２で消費され、結果として組電池１１０内の単電池１１１間のＳＯＣ若しくは電圧が均等化される。本実施形態では、バイパススイッチ１２３を単電池制御部１２１の内部に設置しているが、単電池制御部１２１の外部に設置しても良い。

組電池制御部１５０は、単電池１１１間のＳＯＣ若しくは電圧のばらつき度合いを推定し、ＳＯＣ若しくは電圧が高い単電池１１１に関して前記ばらつきを解消するために必要な放電量を計算する。そして、組電池制御部１５０は、計算された放電量に対応するバイパススイッチ１２３の動作時間に関する指令を単電池制御部１２１に発信する。組電池制御部１５０が発信した指令は、信号入出力回路１２８により受信され制御回路１２７まで伝達される。制御回路１２７は、ＢＳＷ駆動回路１２５を動作させて、指令された単電池１１１に対応して設けられたバイパススイッチ１２３を動作させる。

単電池群１１２を構成する単電池１１１の電圧は、電圧検出回路１２４によって検出される。本実施形態では、一つの単電池群１１２に対して一つの電圧検出回路１２４を備える構成としている。電圧検出回路１２４は、検出対象とする単電池１１１を切り替えながら電圧値を検出することで、全ての単電池１１１の電圧情報を取得する。単電池１１１を切り替える順番は任意であり、例えば、図２の上から下若しくは下から上へと順次行っても良いし、切替る順番をローテーション若しくは切替る順番をランダムに選択しても良い。また、単電池１１１の特性や単電池１１１を用いるシステムなどに応じて、切替る順番を変更しても良い。

なお、電圧検出回路１２４を単電池１１１毎に備えても良いし、さらには、電圧検出回路１２４が単電池１１１の温度情報を電圧として検出する機能を備えるものであっても良い。この場合、単電池１１１には温度を電圧情報として送信可能な温度センサーが設置される（図示せず）。電圧若しくは温度の検出を行うタイミングは、電圧検出回路１２４が定期的に開始しても良いし、制御回路１２７若しくは組電池制御部１５０からの指令によって開始しても良い。

単電池制御部１２１を動作させる電源回路１２６は、単電池制御部１２１の管理対象である単電池群１１２からエネルギーが供給される。電源回路１２６は制御回路１２７からの指令に基づき、通常モードと低消費電力モードの２つのモードに切替る。組電池１１０の充電や放電が行われていて単電池１１１の管理が必要な場合や、組電池制御部１５０から指令が発信され続けている間などのように、単電池制御部１２１が備える全ての機能が必要な場合には、電源回路１２６は通常モードとして動作する。

一方、組電池１１０の未使用時や、組電池制御部１５０から所定の時間以上指令が発信されない場合、若しくは組電池制御部１５０から動作停止命令を受信した場合には、電源回路１２６は通常モードから低消費電力モードに移行する。低消費電力モードは、単電池制御部１２１の機能の一部だけ動作させることで、通常モードと比較して単電池群１１２からのエネルギー供給を小さくできる状態である。なお、低消費電力モードに移行した単電池制御部１２１は、組電池制御部１５０からの指令によって通常モードに移行できる。

制御回路１２７は、単電池制御部１２１の動作を管理するための処理を実行する機能を有するものである。制御回路１２７は、電圧検出回路１２４が検出した単電池１１１の情報や、信号入出力回路１２８を経由した組電池制御部１５０からの指令を受信し、電圧検出回路１２４、ＢＳＷ駆動回路１２５および電源回路１２６に対して情報を送信する。制御回路１２７はハードウェアだけで実現しても良く、機能の一部をハードウェア上で動作するソフトウェアとして実装しても良い。

所定の時間が経過しても組電池制御部１５０から信号が発信されない場合、若しくは組電池制御部１５０から動作停止命令を受信した場合には、制御回路１２７は電源回路１２６に低消費電力モードに移行させる信号を発信する。なお、単電池制御部１２１が低消費電力モードの場合に、組電池制御部１５０からの信号を受信すると、制御回路１２７は電源回路１２６に通常モードに移行する信号を発信する。

組電池制御部１５０が単電池制御部１２１から単電池１１１の電圧情報を取得する際は、組電池制御部１５０が電圧取得対象とする単電池制御部１２１（単電池制御部１２１ａまたは単電池制御部１２１ｂ）を指定する。指定された単電池制御部１２１は、管理対象である単電池１１１の一つ以上の電圧情報を組電池制御部１５０に送信する。この場合、組電池制御部１５０が送信する電圧要求信号には、単電池制御部１２１を指定するためのアドレス（単電池制御部１２１を特定するための識別番号）などが含まれる。また、単電池制御部１２１内の記憶回路には自身を特定するためのアドレスが記憶されており、単電池制御部１２１には、電圧要求信号に含まれるアドレスが自身を指しているか否かを判断するための機能が実装されている。

単電池制御部１２１が備える制御回路１２７は、信号入出力回路１２８を経由して受信した組電池制御部１５０からの電圧要求信号に含まれるアドレスを確認し、自身に設定されているアドレスと一致した場合は、自身が管理する単電池１１１の電圧情報を信号入出力回路１２８を経由して組電池制御部１５０に送信する。図１に示す構成では２つの単電池制御部１２１ａ，１２１ｂが備えられているため、組電池制御部１５０が定期的に組電池１１０を構成する全ての単電池１１１の電圧情報を受信したい場合は、２つの単電池制御部１２１ａ，１２１ｂを交互に指定する形で電圧要求信号を送信する。なお、組電池１１０を構成する単電池１１１の電圧を取得する他の方法として、組電池制御部１５０からの一回の電圧要求信号に基づいて、複数の単電池制御部１２１がいっせいに単電池１１１の電圧を組電池制御部１５０に送信するようにしても良い。

単電池制御部１２１が管理する複数の単電池１１１間にＳＯＣ若しくは電圧ばらつきが発生した場合、組電池制御部１５０は、ＳＯＣ若しくは電圧が高い単電池１１１のエネルギーをバイパス抵抗１２２で消費させるために、バイパススイッチオン指令を単電池制御部１２１に発信する。これにより、指定された単電池１１１のＳＯＣ若しくは電圧が低下するため、複数の単電池１１１間のＳＯＣ若しくは電圧のばらつきが改善される。

組電池制御部１５０が送信するバイパススイッチ１２３をオンするためのバイパススイッチオン指令信号には、バイパススイッチ１２３をオン状態とする単電池制御部１２１を指定するためのアドレスが含まれ、さらに、バイパススイッチ１２３をオン状態とする単電池１１１を指定するためのアドレスも追加情報として送付される。なお、バイパススイッチ１２３をオン状態とする単電池１１１の指定方法は、単電池１１１の一つ一つをアドレス形態で指定しても良いし、また、単電池群１１２単位で一括にバイパススイッチ１２３をオフ・オン状態に変更可能なデータ形式を採用しても良い。

制御回路１２７は、信号入出力回路１２８を経由して受信した組電池制御部１５０からのバイパススイッチオン指令信号に含まれるアドレスを確認する。そして、そのアドレスが自身に設定されているアドレスと一致した場合には、制御回路１２７は、更に、バイパススイッチ１２３をオン状態にする単電池１１１を指定するためのアドレス若しくはデータを確認し、これに基づき単電池１１１のバイパススイッチ１２３をＢＳＷ駆動回路１２５でオン状態に変更する。以上の処理によって、単電池制御部１２１が管理する単電池１１１の一つ一つに対してＳＯＣ若しくは電圧の調整が実現できる。

次に、図３を参照して、組電池制御部１５０の詳細な処理内容を説明する。組電池制御部１５０は、ＳＯＣ推定部１５１と、許容電力推定部１５２と、ＳＯＣ均等化部１５３と、抵抗均等化部１５４とを備えている。なお、組電池制御部１５０における処理には、一つ以上の単電池１１１の電圧や温度、総電圧、電流などの計測値、環境温度などの単電池１１１が置かれている状態を示す計測値、予め記録した単電池１１１若しくは組電池１１０等の、各種情報が用いられる。

（ＳＯＣ推定部１５１）
図４は単電池１１１の等価回路図である。ＳＯＣ推定部１５１は単電池１１１若しくは組電池１１０のＳＯＣ推定を行う。図４において、４０１は単電池１１１の起電力すなわち開回路電圧（ＯＣＶ）を表し、４０２は内部抵抗（Ｒ）を表し、４０３はインピーダンス（Ｚ）を表し、４０４はキャパシタンス成分（Ｃ）を表す。単電池１１１は、インピーダンス４０３とキャパシタンス成分４０４との並列接続対に、内部抵抗４０２および起電力４０１を直列接続したもので表される。この単電池１１１に電流Ｉを印加した場合の単電池１１１の端子間電圧（ＣＣＶ）は、次式（１）で表される。式（１）において、Ｖｐは分極電圧であり、ＺとＣの並列接続対の電圧に相当する。
ＣＣＶ＝ＯＣＶ＋Ｉ・Ｒ＋Ｖp …（１）

ＯＣＶはＳＯＣの演算に用いられるが、単電池１１１が充放電されている状況では、ＯＣＶを直接測定することは不可能である。そのため、次式（２）で示すように、ＣＣＶからＩＲドロップとＶｐとを差し引くことにより、ＯＣＶを算出する。
ＯＣＶ＝ＣＣＶ−Ｉ・Ｒ−Ｖp …（２）

式（２）において、ＲとＶｐは組電池制御部１５０に格納された特性情報から求めることができる。ＲとＶｐの値は、単電池１１１のＳＯＣや温度、電流などに応じて求められる。一方、ＣＣＶは、電圧検出回路１２４や組電池１１０の総電圧を検出するための電圧検知部１４０が取得した充放電中の電圧値である。電流値Ｉは、電流検知部１３０で取得可能である。このＣＣＶとＩとＲとＶｐとを用いて、式（２）でＯＣＶを算出する。そして、図５に示すような、予め設定されたＯＣＶとＳＯＣとの関係から、単電池１１１のＳＯＣを推定する。

なお、組電池１１０の平均的なＳＯＣを推定する場合、ＣＣＶは電圧検知部１４０から取得される組電池１１０の総電圧（単電池１１１の平均的な電圧の直列数倍）が用いられ、ＲやＶｐなども単電池１１１の平均的な値を予め用意する。単電池１１１毎にＳＯＣ推定を行う場合は、ＣＣＶは電圧検出回路１２４が取得した単電池１１１の電圧を用いる必要があり、また、ＲやＶｐは単電池１１１間の個体差も考慮してＳＯＣ推定を行うのが望ましい。

（許容電力推定部１５２）
次に、許容電力推定部１５２について説明する。許容電流値および許容電力値は、組電池１１０が入出力可能な電流値または電力値を意味する。一般的に、組電池１１０のＳＯＣが高い場合は、出力可能な電流値および電力値は大きく、入力可能な電流値および電力値は小さくなる。逆に、組電池１１０のＳＯＣが低い場合には、出力可能な電流値および電力値は小さく、入力可能な電流値および電力値は大きくなる。この許容電流値および許容電力値は、組電池制御部１５０の外部に設置された車両制御部２００に出力される。

車両制御部２００は、受信した許容電流値および許容電力値の範囲内で組電池１１０が充放電されるように制御を行う。以下では、組電池１１０が入力可能な電流値を許容充電電流Ｉｃｍａｘ、電力値を許容充電電力Ｐｃｍａｘとし、組電池１１０が出力可能な電流値を許容放電電流Ｉｄｍａｘ、電力値を許容放電電力Ｐｄｍａｘとする。許容充電電流Ｉｃｍａｘ、許容放電電流Ｉｄｍａｘは次式（３）、（４）により計算される。
Ｉcmax＝（Ｖmax−ＯＣＶ）／Ｒｚ …（３）
Ｉdmax＝（ＯＣＶ−Ｖmin）／Ｒｚ …（４）

式（３）、（４）において、Ｖｍａｘは組電池１１０の上限電圧、Ｖｍｉｎは組電池１１０の下限電圧、ＯＣＶは組電池１１０の現在の起電力、Ｒｚは現在の組電池１１０における図４のＲ、Ｚ、Ｃの等価インピーダンスである。図６に示すように、Ｒｚは低温で大きく、高温で小さくなるため、許容電流値Ｉｃｍａｘ及びＩｄｍａｘは低温で小さく、高温で大きくなる。

式（３）で表される許容充電電流Ｉｃｍａｘに、その許容充電電流Ｉｃｍａｘが得られる時の組電池１１０の電圧Ｖｃｈｇを乗算することで、式（５）に示すように許容充電電力Ｐｃｍａｘが得られる。また、式（４）で表される許容放電電流Ｉｄｍａｘに、その許容放電電流Ｉｄｍａｘが得られる時の組電池１１０の電圧Ｖｄｉｓを乗算することで、式（６）に示すように許容放電電力Ｐｄｍａｘが得られる。このＩｃｍａｘ若しくはＰｃｍａｘ、Ｉｄｍａｘ若しくはＰｄｍａｘを車両制御部２００に送信することで、Ｖｍａｘ及びＶｍｉｎの範囲から逸脱しないように組電池１１０の充放電制御が行われる。
Ｐcmax＝Ｖchg×Ｉcmax …（５）
Ｐdmax＝Ｖdis×Ｉdmax …（６）

（ＳＯＣ均等化部１５３）
次に、図７のフローチャートを用いて、単電池１１１の電圧やＳＯＣばらつきを改善するためのＳＯＣ均等化部１５３の動作を説明する。ステップＳ７０１では、ＳＯＣ推定部１５１から全単電池１１１のＳＯＣを取得する。なお、ＳＯＣ推定部１５１では、組電池１１０を構成する単電池１１１全ての電圧を取得し、取得した電圧から上述したようにＳＯＣを推定する。

なお、ここで取得される電圧がＯＣＶであれば、図５の相関関係を用いることで、容易に全単電池１１１のＳＯＣを得ることができる。そこで、ＯＣＶとして電圧を取得できるタイミングで全単電池１１１の電圧を取得し、図５の相関関係を用いて全単電池１１１のＳＯＣを得るものとする。ＯＣＶとして電圧を取得できるタイミングとは、リレー２０１、２０２が閉じる前、若しくはリレー２０１、２０２が閉じられていても組電池１１０が充放電されない状況下、若しくは充電器２０５による組電池１１０の充電が完了した後などがある。なお、組電池１１０を充電若しくは放電しているが、その電流値が微弱な場合はこのときの単電池１１１の電圧をＯＣＶとして扱うことも可能である。

ステップＳ７０２では、ＳＯＣ均等化部１５３は、全単電池１１１のＳＯＣを得た後に最低ＳＯＣを算出し、これを全単電池１１１における均等化の目標ＳＯＣとして設定する。ステップＳ７０３では、目標ＳＯＣと全単電池１１１のＳＯＣとの差を計算し、この差を解消するために必要なバイパス抵抗１２２を用いた各単電池１１１の放電時間、すなわち各単電池１１１のＳＯＣを目標ＳＯＣと一致させるために必要な放電時間を、均等化のための実行値として求める。

ステップＳ７０４では、ステップＳ７０３で求めた放電時間だけバイパススイッチ１２３をオン状態とする指令を、単電池制御部１２１に発信する。その指令を受信した単電池制御部１２１は、前記放電時間だけバイパススイッチ１２３をオン状態とし、単電池１１１が蓄えたエネルギーをバイパス抵抗１２２で消費させる。バイパス抵抗１２２による単電池１１１の放電時間は、単電池１１１の最低ＳＯＣからの外れ度合い（放電対象のＳＯＣ−基準とする最低ＳＯＣ）と、単電池１１１の満充電容量と、バイパス抵抗の抵抗値および単電池１１１電圧に基づいて決定されるバイパス電流の値とで定まる。

なお、ＳＯＣ均等化部１５３による電圧若しくはＳＯＣ均等化動作は、ＳＯＣ均等化部１５３がバイパス抵抗１２２への残り放電時間を管理し、放電時間だけ単電池制御部１２１にバイパススイッチ１２３をオン状態とする指令を発信し続けて実現しても良い。また、前記放電時間を単電池制御部１２１に送信し、単電池制御部１２１が備える制御回路１２７が各単電池１１１の残り放電時間を管理する方法でも良い。このように、単電池制御部１２１毎に、電圧若しくはＳＯＣばらつきを均等化するためのバイパススイッチ１２３のオン指令を発信することで、図８に示すように単電池１１１間の電圧若しくはＳＯＣを一致させることができる。

上述した説明では、単電池１１１間の電圧若しくはＳＯＣの均等化を、最低ＳＯＣを目標ＳＯＣとして設定して行ったが、単電池制御部１２１が備える電圧検出回路１２４の電圧測定誤差から生じるＳＯＣ誤差分は均等化対象外とするマージンを確保しても良い。このＳＯＣ誤差分を超える最低ＳＯＣからの外れのみ放電対象とすれば、測定誤差分のＳＯＣ誤差を考慮に入れた単電池１１１の電圧、ＳＯＣ均等化が実施可能になる。

また、単電池１１１の電圧若しくはＳＯＣ均等化する際に、最低ＳＯＣを目標として均等化を行ったが、全単電池１１１のＳＯＣから求められる平均ＳＯＣを目標とし、この目標より高い単電池１１１のみ前述した放電を実施するようにしても良い。また、全単電池１１１の中で最高ＳＯＣと最低ＳＯＣから求められる平均ＳＯＣを目標として、これを超える単電池１１１だけ放電を実施することも可能である。さらに、前述と同様に、これらＳＯＣ平均値を用いた場合でも、電圧検出回路１２４に含まれる電圧測定誤差により発生するＳＯＣ誤差分をマージンとし、このＳＯＣ誤差分を超える平均ＳＯＣからの外れのみ放電対象とすることも可能である。

（抵抗均等化部１５４）
次に組電池制御部１５０に設けられた抵抗均等化部１５４の動作内容について、図９のフローチャートを用いて説明する。抵抗均等化部１５４は、リレー２０１、２０２の接続等に代表される組電池１１０が使用され得る状況を検知した場合、単電池１１１の温度上昇度合いの監視を開始するとともに、図９の処理を開始する。温度上昇度合いの監視方法は、リレー接続前などの組電池１１０が未使用と保証される状況下で第一の温度を記録し、リレー接続後において前記第一の温度と現在の温度（第二の温度）との差を求めることで実現できる。

ステップＳ９０１では、単電池１１１の発熱量が所定以内か否か、すなわち、電池温度の上昇が閾値を下回っているか否かを判定する。ステップＳ９０１において発熱量が所定以内と判定されるとステップＳ９０２へ進み、ＮＯと判定されると図９の処理を終了する。なお、電池温度の上昇を検知する方法としては、電池に出入りする電流値にＣＣＶとＯＣＶとの差を乗算して積分した値の大きさで検知しても良いし、その他の方法を用いても良い。

ステップＳ９０２では、各単電池１１１の電圧変化（ΔＶ）を式（７）に示すようにそれぞれ求める。抵抗均等化部１５４には単電池制御部１２１から各単電池１１１の電圧値が送信されるが、電圧変化（ΔＶ）を求める際はその電圧値の内、現在の電圧値Ｖ（ｔ）とそれよりも一つ前に取得された電圧値Ｖ（ｔ−１）とを用いる。式（７）において記号Ｎは、単電池１１１の番号（セル番号）である。
ΔＶ１＝Ｖ１（ｔ）−Ｖ１（ｔ−１）
ΔＶ２＝Ｖ２（ｔ）−Ｖ２（ｔ−１）
：
ΔＶＮ＝ＶＮ（ｔ）−ＶＮ（ｔ−１） …（７）

ここで、組電池１１０を構成する単電池１１１の劣化の進行に個体差が生じた場合、各単電池１１１が持つ内部抵抗に違いが生じる。劣化が進んだ単電池１１１は内部抵抗が大きくなっており、劣化が進んでいない単電池１１１は劣化が進んだ単電池１１１よりも内部抵抗が小さい。そのため、図１０に示すように、直列接続された各単電池１１１を流れる電流は同一であるため、内部抵抗の個体差は、上述した電圧変化ΔＶの大小関係として現れる。すなわち、内部抵抗が大きい単電池１１１はΔＶが大きく、内部抵抗が小さい単電池１１１はΔＶが小さい。なお、図１０では、電流が流れていない状態から電流が流れている状態（充電状態）に変化した場合の電圧変化、および、電流の流れが変化したときの変化前（充電状態）と変化後（放電状態）との電圧変化を示している。

ステップＳ９０３では、抵抗均等化部１５４は、式（７）で求めた各単電池１１１のΔＶの平均値ΔＶａｖｅを算出する。ステップＳ９０４では、平均値ΔＶａｖｅを基準にしてΔＶが大きい単電池１１１、ΔＶが小さい単電池１１１を特定する。

図１１は、ΔＶの大小関係の判定結果の一例を示したものである。ΔＶａｖｅを中心に、それよりも大きいΔＶの単電池１１１を内部抵抗大のグループ、小さいΔＶの単電池１１１を内部抵抗小のグループとした。

なお、ステップＳ９０１で組電池１１０を構成する単電池１１１の温度上昇の有無を確認しているが、これは、図１１に示した内部抵抗の大小関係が真に劣化進行の個体差によるものか特定したいためである。充放電により温度上昇が起きると、単電池１１１間に温度ばらつきが生じる可能性があり、この温度ばらつきが内部抵抗差を生じさせる一因になるからである。ここでは、温度ばらつきに起因する内部抵抗差による影響を抑えるために、発熱量が所定以内の場合にステップＳ９０１以降の処理を行うようにしている。

ステップＳ９０４において各単電池１１１のΔＶの大小を特定し、ΔＶ大小関係で内部抵抗の大小関係を間接的に認識したならば、抵抗均等化部１５４は、ステップＳ９０５において、ΔＶが大きい単電池１１１の電圧若しくはＳＯＣを低下させる指令をＳＯＣ均等化部１５３に発信する。指令を受信したＳＯＣ均等化部１５３は、ＳＯＣ均等化部１５３における動作内容を変更する。すなわち、抵抗均等化部１５４は、ΔＶが大きい（内部抵抗が大きい）単電池１１１のグループについては、ＳＯＣばらつきを均等化する従来の均等化制御に加えて、更に、図１２に示す所定の個体差均等化実行値だけ電圧若しくはＳＯＣを低下させる指令をＳＯＣ均等化部１５３に送信する。

図１２に、抵抗均等化部１５４の指令に応じた、ＳＯＣ均等化部１５３の制御例を示す。なお、図７，８を用いて説明したＳＯＣ均等化部１５３の動作は、従来から行われている均等化動作であって、ＳＯＣばらつきを検知する条件において各単電池１１１のＳＯＣを検出して最低ＳＯＣを求め、全単電池１１１のＳＯＣが最低ＳＯＣに一致するよう均等化制御を実施するものである。この均等化動作は、抵抗均等化部１５４から上述の指令が発生されていない場合の動作である。

一方、抵抗均等化部１５４からの指令が有った場合には、ＳＯＣ均等化部１５３は、図７に示した動作に加えて、電圧変化ΔＶが大きい（内部抵抗が大きい）単電池１１１について放電をさらに行う。その結果、図８に示すように揃った状態から、図１２に示すように、ΔＶが小とグルーピングされた単電池１１１と比較して、ΔＶが大とグルーピングされた単電池１１１の電圧若しくはＳＯＣが所定の個体差均等化実行値だけ低下した状態となる。なお、ΔＶが同じグループ内では、ＳＯＣ均等化によってＳＯＣレベルが揃っている。

これにより、内部抵抗が大きい単電池１１１のグループは電圧若しくはＳＯＣが低く、それと比較して内部抵抗が小さい単電池１１１のグループは電圧若しくはＳＯＣが高くなった状態で組電池１１０を放置、若しくは組電池１１０を使用することになる。そのため、内部抵抗の劣化が揃うような状態で常に管理されるため、内部抵抗が小さい単電池１１１に比して、内部抵抗が大きい単電池１１１のグループは劣化の進行が抑制される。その結果、両グループの内部抵抗の差が解消される方向に、組電池１１０を管理することができる。

なお、グループ分けは２つに限らず、３以上であっても良く、また、単電池１１１毎にΔＶの大きさに応じて個体差均等化実行値を設定しても良い。図２７は、３グループに分ける場合の放電処理を図示したものである。図２７（ａ）は均等化前の各単電池のＳＯＣを示したものである。内部抵抗は「○」、「▲」、「×」の順に大きいとする。図２７（ｂ）はＳＯＣ均等化後のＳＯＣ状態を示しており、ＳＯＣ均等化により、最もＳＯＣの小さな単電池のＳＯＣと揃うような放電が行われる。その結果、全ての単電池のＳＯＣが揃っている。図２７（ｃ）は抵抗均等化処理後、すなわち、ΔＶの大きさに応じた追加放電を行った後のＳＯＣ状態を示したものである。また、グループ分けをせずに各単電池のΔＶの大きさに応じて追加の放電を行った場合、「▲」は図２７（ｃ）のΔＶ小のラインとΔＶ中のラインの間に分布し、「×」はΔＶ中のラインとΔＶ大のラインの間に分布することになる。

図１２に示した個体差均等化実行値は、単電池制御部１２１が備える電圧検出回路１２４の測定精度も考慮して決定するのが好ましい。例えば、測定精度に応じて発生する電圧測定誤差若しくはＳＯＣ推定誤差以上の個体差均等化実行値を採用して電圧若しくはＳＯＣを低下させれば、確実に電圧若しくはＳＯＣが他と比較して低下していると判断できる。

なお、抵抗均等化部１５４により、電圧若しくはＳＯＣばらつきを生じさせると、電圧若しくはＳＯＣが高い単電池１１１は上限電圧に到達し易いため、許容充電電流および許容充電電力を小さく制限する必要が生じる。逆に、電圧若しくはＳＯＣが低い単電池１１１は下限電圧に到達し易いため、許容放電電流および許容放電電力を小さく制限する必要が生じる。

そこで、電圧若しくはＳＯＣばらつきが生じていても確実に組電池１１０の充放電制御が実施できるように、ステップＳ９０６において、抵抗均等化部１５４は、許容電力推定部１５２に許容電流および許容電力の制限指令を発信する。制限指令値としては、抵抗均等化部１５４の指令により生じさせた電圧若しくはＳＯＣばらつきから生じる許容電流値および許容電力値の影響を予め求めておき、これを抵抗均等化部１５４動作時の制限指令値とすれば良い。なお、前記制限指令値は単電池１１１の温度や劣化状態など、各種状態に応じて設定することができる。

また、組電池１１０の充電側だけでも前記制限指令値の影響を低減したい場合は、単電池１１１若しくは組電池１１０を使用する際に決定されている上限ＳＯＣ若しくは下限ＳＯＣを低く変更すれば良い。組電池１１０の放電側だけでも前記制限指令値の影響を低減したい場合は、充電側とは逆に上限ＳＯＣ若しくは下限ＳＯＣを高くする方向へ変更すれば良い。このように、単電池１１１若しくは組電池１１０の使用上のＳＯＣ範囲を低く若しくは高く変更することで、充電若しくは放電側だけでも前記制限指令値の影響を低減できる。

図１の蓄電装置が起動されて組電池１１０が使用される毎に、図９の抵抗均等化部１５４の処理内容に基づき各単電池１１１のΔＶを監視する。そして、算出されるΔＶの差、即ち、内部抵抗の差が小さくなって許容範囲となった場合には、電圧若しくはＳＯＣが高い状態で使用している１つ以上の単電池１１１の電圧若しくはＳＯＣを、ＳＯＣ均等化部１５３を動作させることによって低下させ、電圧若しくはＳＯＣを均等化する。再びΔＶに差が生じた場合は、図９の処理に基づき、ΔＶの差を均等化する。

上述したように抵抗均等化処理は、ΔＶの算出と、そのΔＶに基づく放電処理とから成る。組電池１１０が使用されている状況であればΔＶを求めることができるが、より正確にΔＶを求めるためには、電池状態がより安定しているときにΔＶを取得するのがこのましく、例えば、車両起動時などが好ましい。また、ΔＶに基づく放電処理を行う場合も、その際に必ずΔＶの算出を行う必要もない。例えば、車両起動時に得られたΔＶを用いて放電処理を行い、次に新たなΔＶが取得されたら、それ以後はそのΔＶで放電処理を行う、という方法を採用しても良い。また、ＳＯＣのばらつきが所定量を超えるとＳＯＣ均等化が行われるが、それによって全ての単電池１１１のＳＯＣが揃うことになる。そのため、ＳＯＣ均等化が行われた場合には、抵抗均等化部１５４の指令による放電処理も合わせて行うのが良い。

以上のように、本実施形態では、抵抗均等化部１５４がΔＶの大小関係で内部抵抗の大小関係を間接的に検知し、ΔＶの大小関係で単電池１１１のＳＯＣの大小関係を決定する。そして、ＳＯＣ均等化手段１５３の機能を利用することで、内部抵抗の個体差が緩和するように電圧若しくはＳＯＣを制御する。すなわち、内部抵抗が小さい単電池は電圧若しくはＳＯＣを高くし、内部抵抗が大きい単電池は電圧若しくはＳＯＣを低くする。これにより、直列接続された複数の単電池１１１の性能差に応じたＳＯＣ差が各単電池１１１に付与されるため、常に性能差を解消する方向に組電池１１０が保持され、単電池１１１の劣化状態がより揃った組電池１１０を実現でき、組電池１１０の最適な管理が容易となる。

なお、本実施形態ではΔＶの大小関係で内部抵抗の大小関係を判断したが、ΔＶを得たタイミングで電流変化ΔＩを検知することで、Ｒ＝ΔＶ／ΔＩという演算を行うことで、各単電池１１１における内部抵抗値を得ることも可能である。内部抵抗値を用いれば、直接的に内部抵抗の大小関係を把握することができ、内部抵抗の大きさに応じた上述の処理を同様に実行することができる。ただし、電流値検出と電圧値検出との同時性に注意する必要がある。

−第２の実施の形態−
図１の蓄電装置がＨＥＶに適用された場合、一般的に、組電池１１０は充電を制限する上限ＳＯＣと放電を制限する下限ＳＯＣとの中間に位置する中央ＳＯＣを維持するようにＳＯＣ管理される。したがって、蓄電装置の起動時および停止時のＳＯＣは中央ＳＯＣになる確率が高い。そのため、ＳＯＣ均等化部１５３がＳＯＣばらつきを検知し、これを改善するＳＯＣ均等化指令を単電池制御部１２１に送信する条件も、中央ＳＯＣになる確率が高い。そのため、図１３に示すように、結果として、中央ＳＯＣ付近で単電池１１１間のＳＯＣが最も均等化する可能性が高くなる。図１３は、直列接続された２つの単電池１（抵抗大）および単電池２（抵抗小）に関して、ＳＯＣの変化する様子を示したものである。

ところで、劣化して内部抵抗が上昇している単電池１１１は満充電容量も減少している可能性が高く、内部抵抗が維持されている単電池１１１は満充電容量も維持されている可能性が高い。単電池１１１は直列接続されているので充放電時の電流値は同一であり、充放電によるＳＯＣの変化は、満充電容量が減少した単電池１１１の方が満充電容量が維持されている単電池１１１よりも大きくなる。

図１３に示す例では、中央ＳＯＣ付近で最もＳＯＣが均等化されているが、満充電容量の個体差の影響により、充放電に伴ってＳＯＣが中央ＳＯＣから変化したときに、再びＳＯＣばらつきが生じている。中央ＳＯＣを基準にＳＯＣが上昇すると、単電池１（内部抵抗大）のＳＯＣが高く、単電池２（内部抵抗小）のＳＯＣが低くなる。逆に、中央ＳＯＣを基準にＳＯＣが低下すると、単電池１のＳＯＣが低く、単電池２のＳＯＣが高くなる。

従来は、各単電池１１１の内部抵抗の大小関係とは無関係にＳＯＣ均等化制御を実行するため、図１３に示すように、中央ＳＯＣを基準にＳＯＣの大小関係が逆転する可能性が高いＳＯＣ管理方法であった。ところで、内部抵抗に個体差が生じている場合に、内部抵抗が小さい単電池１１１のＳＯＣに対して、内部抵抗が大きい単電池１１１のＳＯＣを常に低く制御できれば、内部抵抗が小さい単電池１１１に対して内部抵抗が大きい単電池１１１の劣化を抑制できるようになる。そのため、単電池１１１間の内部抵抗の個体差を常に均等化させる方向に管理することができる。

本実施形態における抵抗均等化部１５４では、前述した内部抵抗の個体差を確実に均等化させるために、図１４（ａ）に示すように、上限ＳＯＣから下限ＳＯＣにかけてのＳＯＣ使用範囲内で、内部抵抗が小さい単電池１１１のＳＯＣに対して内部抵抗が大きい単電池１１１のＳＯＣが常に低い値になるように制御するようにした。

図１４では、単電池１と単電池２の２つの単電池を直列接続した場合を例に、抵抗均等化部１５４の制御を示したものである。単電池１の満充電容量はＱｍａｘ１、単電池２はＱｍａｘ２とし、Ｑｍａｘ１＜Ｑｍａｘ２であるものとする。図１４（ｂ）に示すように、図１の蓄電装置が起動された時に検知した単電池１，２のＳＯＣを、すなわち、蓄電装置起動後の各単電池１，２への充電電気量が０の時のＳＯＣをそれぞれＳＯＣ１aとＳＯＣ２aとする。なお、従来は、ＳＯＣ１aがＳＯＣ２aよりも高いといったＳＯＣばらつきを検知し、両ＳＯＣが一致するように、ＳＯＣ１aがＳＯＣ２aと一致するだけの放電指令をＳＯＣ均等化部１５３が発信していた。

しかしながら、単電池１と単電池２の満充電容量にはＱｍａｘ１＜Ｑｍａｘ２の関係があるため、単電池１及び単電池２を同じ電気量だけ充電したときのＳＯＣの変化、すなわちＳＯＣの傾きは（単電池１のＳＯＣ傾き）＞（単電池２のＳＯＣ傾き）となる。そのため、ＳＯＣが高くなるに応じて、単電池１，２のＳＯＣばらつきは拡大する。

例えば、充電量Ｑ１では単電池１のＳＯＣが上限ＳＯＣに到達しているが、単電池２では上限ＳＯＣには到達していない。また、充電量Ｑ２では単電池１のＳＯＣが上限ＳＯＣを超えている状況となっているが（ＳＯＣ１b）、単電池２のＳＯＣでは上限ＳＯＣに到達した状況である（ＳＯＣ２b ）。この上限ＳＯＣで単電池１，２のＳＯＣを一致させることができれば、図１４（ａ）のように、内部抵抗が大きい単電池（単電池１）のＳＯＣを、内部抵抗が小さい単電池（単電池２）ＳＯＣよりも常に小さい状態に管理することができる。

そこで、本実施形態では、図１の蓄電装置が起動された場合に各単電池１１１のＳＯＣを求め、抵抗均等化部１５４は、上限ＳＯＣまで充電した場合に各単電池１１１のＳＯＣが一致するように、ＳＯＣ均等化部１５３に指令を発信する。以下では、Ｎ個の単電池１１１を直列接続した場合を例に、抵抗均等化部１５４の動作を説明する。

まず、図１の蓄電装置若しくは蓄電装置の外部に予め設定されている上限ＳＯＣと、図１の蓄電装置の起動時に検知できる各単電池１１１のＳＯＣ（ＳＯＣ１a、ＳＯＣ２a、・・・、ＳＯＣＮa）と、各単電池１１１の満充電容量（Ｑｍａｘ１、Ｑｍａｘ２、・・・、ＱｍａｘＮ）とを用いて、式（８）のように上限ＳＯＣを表現する。Ｑ１、Ｑ２、・・・、ＱＮは、上限ＳＯＣに到達するために必要な各単電池１１１の充電電気量である。なお、満充電容量は、後述する式（１１）を用いれば単電池１１１毎の値を計算できる。
上限ＳＯＣ＝ＳＯＣ１a＋１００×Ｑ１／Ｑｍａｘ１
上限ＳＯＣ＝ＳＯＣ２a＋１００×Ｑ２／Ｑｍａｘ２
：
上限ＳＯＣ＝ＳＯＣＮa＋１００×ＱＮ／ＱｍａｘＮ …（８）

式（８）における未知の値は、上限ＳＯＣに到達させるために必要となる各単電池１１１の充電電気量（Ｑ１、Ｑ２、・・・、ＱＮ）のみである。そのため、上限ＳＯＣと図１の蓄電装置起動時に検知できる各単電池１１１のＳＯＣと各単電池１１１の満充電容量を式（８）に代入することで、各単電池１１１を上限ＳＯＣに到達させるために必要となる充電電気量Ｑ１〜ＱＮが求まる。そして、式（９）に示すように、この電気量の中での最大値ＱＭを抽出する。図１４（ｂ）に示す例では、Ｑ２がこのＱＭに相当する。
ＱＭ＝ＭＡＸ（Ｑ１、Ｑ２、・・・、ＱＮ） …（９）

すなわち、図１４（ｂ）の充電電気量Ｑ２のところで、単電池２が上限ＳＯＣに到達し、単電池１は上限ＳＯＣを超えたように、各単電池１１１を電気量ＱＭで充電すれば、全ての単電池１１１は上限ＳＯＣ以上になるはずである。そのため、式（８）の各単電池１１１の電気量Ｑ１、Ｑ２、・・・、ＱＮにＱＭを代入すれば、ＳＯＣが最も低い単電池１１１が上限ＳＯＣに到達した場合の、他の全ての単電池１１１のＳＯＣを予測することができる。

抵抗均等化部１５４は、上述した予測を行い、各単電池１１１の予測ＳＯＣと予測ＳＯＣの中の最低ＳＯＣとの差に相当する放電量を、放電指令としてＳＯＣ均等化部１５３に発信する。図１４（ｂ）に示す例においては、ＳＯＣ１ｂ−ＳＯＣ２ｂに相当する放電量を、すなわち充電電気量＝Ｑ２において単電池１に関する直線と単電池２に関する直線とが交わるように、単電池１に関する放電指令として発信する。

このように、本実施の形態では、図１の蓄電装置が備える組電池１１０が中央ＳＯＣ付近で起動された場合でも、上限ＳＯＣに到達した際に予想されるＳＯＣばらつきを解消するようにＳＯＣ均等化制御を実行することができる。そのため、図１４（ａ）に示すように、内部抵抗が小さい（満充電容量が大きい）単電池１１１に対して、内部抵抗が大きい（満充電容量が小さい）単電池１１１のＳＯＣ（電圧）が、上限ＳＯＣから下限ＳＯＣにかけてのＳＯＣ使用範囲において常に低くなるように管理できる。その結果、内部抵抗が小さい単電池１１１に対して内部抵抗が大きい単電池１１１の劣化の進行を抑制し、組電池１１０を構成する単電池１１１の内部抵抗の個体差を均等化できる。

−第３の実施の形態−
図１５，１６は、第３の実施の形態における抵抗均等化部１５４の動作を説明する図である。なお、図１６は、図１３，１４の場合と同様に、直列接続された単電池１，２について示したものであり、単電池１は内部抵抗が大で、単電池２は内部抵抗が小である。図９に示したステップＳ９０６の処理では、抵抗均等化部１５４が内部抵抗の個体差を均等化するために発生させた電圧若しくはＳＯＣばらつきに対応して、許容電力推定部１５２に制限指令を発信した。

図６に示したように、単電池１１１のＲｚは温度に応じて変化するものであり、低温ではＲｚが大きく、高温ではＲｚが小さくなる。これに伴い、式（３）（４）（５）（６）のようにＲｚを用いて計算される許容電流値および許容電力値は、低温で小さく、高温で大きくなる傾向にある。許容電流値および許容電力値が小さくなる低温においては、前述した抵抗均等化部１５４による許容電流値および許容電力値の制限指令は、更に許容電流値および許容電力値を下げることになるため、組電池１１０性能への影響が大きい。一方、高温側では十分な入出力性能を確保できるため、制限指令による影響は小さくなる。

このようなことを考慮して、第３の実施の形態では、抵抗均等化部１５４が用いる個体差均等化実行値を、温度に応じた関数やマップとして実装する。図１５に、温度に応じた個体差均等化実行値の変化を示す。上述したように、温度が高くなると許容電流値および許容電力値が増加して前述の制限値増加による影響が小さいことを考慮し、温度が高くなるに応じて個体差均等化実行値を大きくするようにした。これにより、組電池１１０の温度に応じた性能変化を考慮して抵抗個体差を均等化することが可能な電池管理装置を実現することができる。なお、ここでの温度を環境温度とする場合、図１の蓄電装置が長時間停止して再起動を行った直後の単電池１１１の温度を環境温度として代用することも可能である。

また、第２実施形態に記載の抵抗均等化部１５４の動作内容を変更することで、温度に応じた抵抗均等化部１５４の処理内容を実現することも可能である。すなわち、第２実施形態では上限ＳＯＣで単電池１１１間のＳＯＣが均等化されるように、抵抗均等化部１５４がＳＯＣ均等化部１５３に指令を発信していた。一方、本実施形態では、高温時に上限ＳＯＣでＳＯＣが均等化するようにＳＯＣ均等化部１５３に指令を発信し、低温になるほど、中央ＳＯＣでＳＯＣが均等化するように、ＳＯＣ均等化部１５３に指令を発信する（図１６（ａ）〜（ｃ）を参照）。

具体的には、式（８）における左辺の上限ＳＯＣを、次式（１０）に示すように、上限ＳＯＣから中央ＳＯＣへと温度に応じて変化する関数（均等化ＳＯＣ（温度））で置き換えることで、最も均等化するＳＯＣ条件を温度に応じたものに変更する。
均等化ＳＯＣ（温度）＝ＳＯＣ１a＋１００×Ｑ１／Ｑｍａｘ１
均等化ＳＯＣ（温度）＝ＳＯＣ２a＋１００×Ｑ２／Ｑｍａｘ２
：
均等化ＳＯＣ（温度）＝ＳＯＣＮa＋１００×ＱＮ／ＱｍａｘＮ…（１０）

そして、式（１０）から各単電池１１１の均等化ＳＯＣ（温度）に到達する電気量Ｑ１、Ｑ２、・・・、ＱＮを求め、さらに式（９）によって最大充電量ＱＭを求め、指定した均等化ＳＯＣ（温度）で最もＳＯＣが合うようＳＯＣ均等化部１５３に指令を発信する。図１６（ａ）に示すように、低温では抵抗均等化部１５４によるＳＯＣばらつきを生じさせないため、抵抗均等化部１５４による許容電力推定部１５２への制限量がなく、組電池１１０の入出力性能は低下しない。

以上のように、本実施形態では、単電池１１１の温度に応じて、抵抗均等化部１５４によるＳＯＣばらつき発生量を変更でき、組電池１１０の入出力性能の低下を極力防ぐことができる。その結果、組電池１１０を構成する単電池１１１の内部抵抗の個体差を均等化しながら、組電池１１０の入出力性能への影響が少ない電池管理を行うことができる。

−第４の実施の形態−
本実施の形態の組電池制御部１５０は、図１７に示すように、図３に示した抵抗均等化部１５４に代えて容量均等化部１５５を備える。なお、容量均等化部１５５以外の構成は、図３の組電池制御部１５０と同様である。容量均等化部１５５は、単電池間における満充電容量の差を検出し、この容量差を均等化するためにＳＯＣ均等化部１５３を動作させる。

図１８は、満充電容量が異なる単電池１と単電池２を直列接続した場合の、放電時における電圧変化を示したものである。同じ電気量を放出した場合でも、単電池１（満充電容量が小さい）の電圧低下は、単電池２（満充電容量が大きい）の電圧低下よりも大きくなる。容量均等化部１５５は、この同じ電気量を放出した際の電圧低下の違いに基づいて、直列接続された複数の単電池１１１の、満充電容量の大小関係を把握する。すなわち、電圧が大きく低下した単電池１１１（単電池１）は満充電容量が小さく、電圧が小さく低下した単電池１１１（単電池２）は満充電容量が大きいと判定する。

ところで、図１８のように放電中の電圧低下の違いにより満充電容量の大小関係を把握しても良いが、放電中の電圧の違いは単電池１１１間の内部抵抗の違いなど、他の要因による影響が含まれる。そこで、より確実に満充電容量の大小関係を把握するために、図１９に示す電圧差（ΔＶ１やΔＶ２）を用いるようにしても良い。すなわち、単電池１１１を放電（若しくは充電）する前の電圧（ＯＣＶ）と、単電池１１１を放電（若しくは充電）した後の電圧（ＯＣＶ）との差をΔＶとし、このΔＶの大小関係は満充電容量の大小関係と相関がある。

具体的には、図１の蓄電装置が起動されてリレー２０１若しくは２０２を閉じる前に、単電池１１１の電圧を検出する。そして、リレー２０１若しくは２０２を閉じて組電池１１０を充放電した後、リレー２０１若しくは２０２が開けられ、図４に示した分極電圧Ｖｐが解消する時間が経過した後に、再び単電池１１１の電圧を検出する。この２つの単電池１１１の電圧から求めた電圧差には、内部抵抗の違いによる影響は含まれないため、容量均等化部１５５はより確実に満充電容量の大小関係を把握できる。なお、容量均等化部１５５が満充電容量の大小関係を把握する他の方法として、充放電前のＳＯＣと充放電後のＳＯＣとのＳＯＣ差を用いても良い。

図２０に、容量均等化部１５５が行う、満充電容量の大小関係を把握するためのＳＯＣ差の検出手順を示す。まず、ステップＳ１８０１において、図１の蓄電装置が起動される。ステップＳ１８０２では、リレー２０１若しくは２０２を閉じる前に各単電池１１１の電圧を取得し、図５の関係に基づいて各単電池１１１の電圧（ＯＣＶ）からＳＯＣを推定する。ステップＳ１８０３では、リレー２０１若しくは２０２を閉じて組電池１１０が使用される。すなわち、組電池１１０が充放電される。

ステップＳ１８０４では、組電池１１０が無負荷状態か否かを判定する。例えば、再びリレー２０１若しくは２０２が開かれた場合、望ましくは、再びリレー２０１若しくは２０２が開かれ分極電圧Ｖｐが解消する十分な時間を検知した場合、若しくは無負荷と判断して差し支えない微小な電流で充放電している場合などである場合に、無負荷状態にあると判定する。ステップＳ１８０４で無負荷状態にあると判定されると、ステップＳ１８０５へ進んで、再び各単電池１１１の電圧を取得し、図５の関係に基づいて各単電池１１１の電圧からＳＯＣを推定する。ステップＳ１８０６では、ステップＳ１８０２で検出したＳＯＣとステップＳ１８０５で取得したＳＯＣとのＳＯＣ差を計算する。このＳＯＣ差の大小関係を、満充電容量の大小関係とみなす。

容量均等化部１５５は、電圧差やＳＯＣ差に基づいて満充電容量の大小関係を間接的に把握していたが、次のようにして直接的に満充電容量の大小関係を把握しても良い。すなわち、組電池１１０使用中（充放電中）に計算した電流の積分値（∫Ｉｄｔ）と、その間の単電池１１１毎に得られるＳＯＣ差（ΔＳＯＣ１、ΔＳＯＣ２、・・・、ΔＳＯＣＮ）とに基づいて、式（１１）のように単電池１１１毎の満充電容量（Ｑｍａｘ１、Ｑｍａｘ２、・・・、ＱｍａｘＮ）を求め、これを比較することで直接的に満充電容量の大小関係を把握する。
Ｑｍａｘ１＝１００×∫Ｉｄｔ／ΔＳＯＣ１
Ｑｍａｘ２＝１００×∫Ｉｄｔ／ΔＳＯＣ２
：
ＱｍａｘＮ＝１００×∫Ｉｄｔ／ΔＳＯＣＮ …（１１）

容量均等化部１５５は、前述したΔＶ、若しくはΔＳＯＣ、若しくはＱｍａｘを比較することで満充電容量の大小関係を判定する。図２１（ａ）は、ΔＳＯＣで満充電容量の大小関係を判定する場合の一例を示したものであり、図２１（ｂ）は、判定後に行わせるＳＯＣ均等化部１５３の動作の説明する図である。図２１（ａ）では、平均ΔＳＯＣよりも大きいΔＳＯＣとなった単電池１１１を満充電容量小と判定し、平均ΔＳＯＣよりも小さいΔＳＯＣとなった単電池１１１を満充電容量大と判定している。ΔＶを比較して満充電容量の大小関係を判定する場合も同様である。

その他の判定方法としては、ΔＳＯＣの最小値と最大値を検知し、最小値と最大値の幅を任意の数で分割してグループ分けし、最大値に近いグループに属するほど容量小の単電池１１１と判定することもできる。なお、このようなグループ分けは、図１１の場合にも適用できる。さらに、グループ分けせずに、単電池１１１毎に容量大小の判定を行い、均等化実行値を設定するようにしても良い。

容量均等化部１５５は、図２１（ａ）に示した容量小と判定された単電池１１１（ΔＳＯＣは大）の電圧若しくはＳＯＣを、容量大と判定された単電池１１１（ΔＳＯＣは小）の電圧若しくはＳＯＣよりも小さくするための指令を、ＳＯＣ均等化部１５３に発信する。ＳＯＣ均等化部１５３は、単電池１１１間の電圧若しくはＳＯＣを一致させるために動作するものであるが、容量均等化部１５５からの前記指令を受信すると、電圧若しくはＳＯＣを一致させることができる実行値（バイパススイッチ１２３をオン状態とする時間など）に、容量小と判定された単電池１１１のみ追加の実行値（余分にバイパススイッチ１２３をオン状態とする所定の時間など）を加える。

上述の動作により、図２１（ｂ）の容量の大小関係に応じた電圧若しくはＳＯＣばらつきを実現する。図２１（ｂ）の電圧若しくはＳＯＣの関係を維持し続けると、ΔＳＯＣが小（満充電容量が大）の単電池１１１は、ΔＳＯＣが大（満充電容量が小）の単電池１１１と比較して劣化の進行が大きいため、それにより、単電池１１１間の容量差が均等化するように組電池１１０を管理することができる。

図１の蓄電装置がＰＨＥＶやＥＶ用として用いられる場合、組電池１１０はリレー２０２を介して充電器２０５へと接続され、組電池１１０は充電器２０５で満充電付近まで充電される。車両を発進するまでは、組電池１１０は満充電付近の高ＳＯＣで放置されるため、ここで前述した容量均等化部１５５による単電池１１１間の電圧若しくはＳＯＣばらつきを実行することで、車両放置中に前記容量の均等化効果を得ることができる。

そこで、ＳＯＣ均等化部１５３は、組電池１１０を充電した後の高ＳＯＣ時に、若しくは充電してから車両が走行する前などの高ＳＯＣ時に、図７のＳＯＣ均等化処理を実施し、高ＳＯＣ時に単電池１１１間の電圧若しくはＳＯＣが一致するよう均等化制御を行う。さらに、容量均等化部１５５は、ΔＳＯＣが大きい（満充電容量が小さい）単電池１１１が、ΔＳＯＣが小さい（満充電容量が大きい）単電池１１１よりも電圧若しくはＳＯＣが低く分布するよう、ＳＯＣ均等化部１５３に指令を発信する。このような動作により、高ＳＯＣ時に図２１（ｂ）に示すような電圧若しくはＳＯＣの位置関係が実現できるため、放置期間中に容量均等化の効果が期待できる。

上述では、高ＳＯＣ付近にてＳＯＣ均等化部１５３が図７の処理内容を実行し、且つ、容量均等化部１５５が発信した満充電容量の大小関係に応じた指令をＳＯＣ均等化部１５３に送信することで、図２１（ｂ）に示す電圧若しくはＳＯＣの位置関係を実現した。しかし、図１の蓄電装置の起動時の現在ＳＯＣが、中央ＳＯＣや下限ＳＯＣなどのように上限ＳＯＣ以外の状況でも、容量均等化部１５５が式（８）（９）を用いて上限ＳＯＣに到達した際のＳＯＣばらつきを予測し、予測したＳＯＣばらつきに基づいて上限ＳＯＣで最も均等化するための実行値（バイパススイッチ１２３のオン時間等）を求め、ΔＳＯＣが大きい（満充電容量が小さい）単電池１１１はΔＳＯＣが小さい（満充電容量が大きい）単電池１１１に比してＳＯＣが低くなるよう実行値を補正して、それをＳＯＣ均等化部１５３に送信するようにしても良い。

容量均等化部１５５が補正した実行値を用いて、ＳＯＣ均等化部１５３が単電池制御部１２１のバイパススイッチ１２３を動作させることで、高ＳＯＣ付近で図２１（ｂ）の電圧若しくはＳＯＣの位置関係を実現することができる。このようにすれば、満充電付近などの高ＳＯＣで図７の処理が実行できない状態であっても、例えば、頻繁に中央ＳＯＣや低ＳＯＣで図１の蓄電装置を起動するような状態であっても、高ＳＯＣに到達した際には図２１（ｂ）のような電圧やＳＯＣの位置関係を実現できる。

図２２は、満充電容量を均等化させるために所定の実行値で単電池１１１間に電圧若しくはＳＯＣばらつきを生じさせた場合の、ＳＯＣ管理方法を示したものである。なお、図２２は、図１３，１４の場合と同様に、直列接続された単電池１，２について示したものであり、単電池１は満充電容量が小で、単電池２は満充電容量が大である。ＰＨＥＶやＥＶにおいては充電器２０５で組電池１１０を満充電付近まで充電する。

図２２（ａ）では、電圧若しくはＳＯＣを所定の実行値でばらつかせた後の電圧若しくはＳＯＣが低い単電池１１１（ΔＳＯＣが大きい、即ち満充電容量が小さい単電池）が、充電時の上限ＳＯＣと一致するように充電制御している。このような充電制御では、電圧若しくはＳＯＣが高い単電池１１１（ΔＳＯＣが小さい、即ち満充電容量が大きい単電池）が上限ＳＯＣを超えて使用されるため、上限ＳＯＣを超えることがない通常の使い方よりも劣化が加速され、結果として単電池間の満充電容量の個体差が均等化する。

一方、図２２（ｂ）は、電圧若しくはＳＯＣを低く配置した単電池１１１と電圧若しくはＳＯＣを高く配置した単電池１１１との平均ＳＯＣが、上限ＳＯＣに到達するまで充電する充電制御を適用した場合を示している。この場合は、電圧若しくはＳＯＣを高く配置した単電池１１１が上限ＳＯＣを超える度合いは図２２（ａ）の場合よりも小さくなり、図２２（ａ）の場合よりは劣化の進行が遅くなる。そのため、電圧若しくはＳＯＣを低く配置した単電池１１１は、上限ＳＯＣまでは充電されないため若干劣化が進行し難くなり、結果として満充電容量の個体差が均等化する。

図２２（ｃ）の場合には、電圧若しくはＳＯＣを高く配置した単電池１１１は上限ＳＯＣに到達するよう充電制御され、電圧若しくはＳＯＣを低く配置した単電池１１１は上限ＳＯＣよりも大きく下回る。この場合は、電圧若しくはＳＯＣを高く配置した単電池１１１は通常通り劣化が進行し、一方、電圧若しくはＳＯＣを低く配置した単電池１１１は通常よりも劣化が抑制され、結果として満充電容量の個体差が均等化する。

図２２（ａ）、図２２（ｂ）、図２２（ｃ）を比較すると、満充電容量の個体差が均等化する点では共通の効果があるが、組電池１１０としての寿命や容量性能としては若干の違いがある。

例えば、図２２（ａ）のように、電圧若しくはＳＯＣを高く配置した単電池１１１は通常よりも劣化が加速し、電圧若しくはＳＯＣを低く配置した単電池１１１は通常通りに劣化するため、総合的には寿命を短くする管理となっている。ただし、満充電容量が小さく電圧若しくはＳＯＣを比較的低く配置した単電池１１１を上限ＳＯＣまで充電して組電池１１０を使用するため、他の例と比較して容量性能は優れる。

図２２（ｂ）は、電圧若しくはＳＯＣを高く配置した単電池１１１と低く配置した単電池１１１との平均値を充電時の上限電圧若しくはＳＯＣとするため、高く配置した単電池１１１は若干劣化が加速し、低く配置した単電池１１１は若干劣化が抑制される。そのため、図２２（ａ）の場合よりも若干寿命性能が優れ、容量性能は劣る。

図２２（ｃ）の場合は、満充電容量が大きく、電圧若しくはＳＯＣを高く配置した単電池１１１を上限ＳＯＣまで充電して組電池１１０を使用するため、満充電容量が大きい単電池１１１は通常通り劣化が進行し、電圧若しくはＳＯＣを低く配置した満充電容量が小さい単電池１１１は劣化が抑制される。この場合、満充電容量が小さい単電池１１１の劣化抑制効果で満充電容量の個体差を均等化するため、寿命性能は最も優れる。その反面、電圧若しくはＳＯＣを低く配置した満充電容量が小さい単電池１１１を上限ＳＯＣまで最も充電しない使用方法のため、容量性能としては他の例よりも劣ってしまう。

上記３種類の管理方法の選択の仕方としては、例えば、遠方までＥＶ走行したいために組電池１１０の容量を確保したい場合は図２２（ａ）を採用する。また、近場でのＥＶ走行のため組電池１１０の容量を重視しない場合は図２２（ｃ）を採用し、その分、組電池１１０の寿命性能を上げる。このように、組電池１１０の使い方に応じて切替え可能とすると良い。切替え方法は、カーナビの画面上や、それ以外では車室内の任意の場所に切替えスイッチを設ける等で実現する。

また、組電池１１０を完全に充電しない状態で頻繁に使用する場合では、電圧若しくはＳＯＣばらつきが与える組電池１１０の容量性能への影響が大きくなる。この場合、ＳＯＣがあまり高くない状態での頻繁な使用を検知した場合は、電圧若しくはＳＯＣをばらつかせるための実行値を小さくすることで解消できる。

さらに、組電池１１０を構成する単電池１１１は、低温では容量性能が低下し、高温では容量性能が向上する。上記の任意の実行値で単電池１１１の電圧若しくはＳＯＣをばらつかせたことによる組電池１１０への容量性能の影響は、特に低温において影響が大きい。この場合は、組電池１１０が置かれた環境温度に応じて、上記電圧若しくはＳＯＣをばらつかせるための実行値を可変とすることで解決可能である。

図２３に、満充電容量を均等化するための、電圧若しくはＳＯＣばらつきの実行値の一例を示す。ここでは、充電して到達したＳＯＣに応じて、若しくは環境温度に応じて実行値を変化させている。そのため、組電池１１０の容量性能を極力低下させずに、単電池１１１間の満充電容量が均等化するように組電池１１０を管理できる。

図２４は、充電時に到達したＳＯＣに応じて、容量均等化部１５５の処理内容を切り替える他の例を説明する図である。図１の蓄電装置を、特にＥＶ用として使用した場合、急速充電と呼ばれる比較的大電流で充電する場合と（図２４（ａ））、家庭用電源などの比較的小電流で充電される場合とが考えられる（図２４（ｂ））。急速充電では、家庭用電源で充電されて到達するＳＯＣと比較して低いＳＯＣ値となる可能性が高い。一方、家庭用電源などの比較的小電流で充電する場合では、組電池１１０が上限まで充電される可能性が高い。

容量均等化部１５５には、急速充電で到達するＳＯＣよりも高く設定した第一閾値が設けられており、この第一閾値を超えるＳＯＣに到達した場合は組電池１１０が上限まで充電されると判断する。そして、容量均等化部１５５は、前述した電圧若しくはＳＯＣばらつきを発生させるべくＳＯＣ均等化手段１５３に指令を発信する。組電池１１０が上限まで充電される場合は、その後、第二閾値へと到達し、組電池１１０の充電は終了する。一方、図２４（ａ）はＳＯＣが第一閾値を超えずに急速充電と判定される場合であって、この場合には容量均等化部１５５を動作させない。

前述では、充電後に到達したＳＯＣに応じて充電の種類を特定し、容量均等化部１５５の動作を切替える方法を述べたが、図２４で比較したように、急速充電や一般の充電ではＳＯＣ変化の傾きが異なる。そのため、このＳＯＣ変化に閾値を設けて、閾値を下回るＳＯＣ変化の場合に容量均等化部１５５を動作させても良い。また、充電電流の大きさによって急速充電か一般充電かを区別し、容量均等化部１５５を動作させるか否かを判断しても良い。

以上述べた本実施形態の容量均等化部１５５は、単電池１１１の満充電容量の大小関係をΔＶやΔＳＯＣで検知し、満充電容量の大小関係に基づいてＳＯＣ均等化部１５３に指令を発信することで満充電容量の均等化を行う。満充電容量が大きい単電池１１１を電圧若しくはＳＯＣを高く配置し、満充電容量が小さい単電池１１１を電圧若しくはＳＯＣを低く配置することで、単電池１１１の劣化の進行度合いに違いを生じさせて、満充電容量の個体差を解消するようにしている。

さらに、充電電流や充電時のＳＯＣ変化、到達するＳＯＣの高さに応じて容量均等化部１５５の動作を切替えることで、組電池１１０の容量性能への影響を考慮した電池管理装置を実現できる。

−第５の実施の形態−
以下に説明する第５の実施の形態では、第４実施形態に記載の容量均等化部１５５の処理内容を変更する。上述した第４実施形態による蓄電装置では、各単電池１１１の無負荷状態における電圧の差、若しくはＳＯＣの差、満充電容量の演算結果に基づいて満充電容量の大小関係を把握し、その満充電容量の大小関係に基づいてＳＯＣ均等化部１５３を動作させることで、満充電容量の差が均等化するように単電池１１１の電圧もしくはＳＯＣを管理した。

本実施形態では、満充電容量の値を、単電池１１１製造時などに測定し、これをテーブルとして組電池制御部１５０内の記憶手段に記憶する。図２５は、実測した満充電容量のテーブルの一例である。

組電池１１０を構築した際の単電池１１１の配置（横方向をＸ軸、奥行きをＹ軸）に応じて実測した満充電容量を、テーブルＱｍａｘ（Ｍ、Ｎ）として記憶手段に記憶しておく。容量均等化部１５５は満充電容量の大小関係を測定するのではなく、本テーブルＱｍａｘ(Ｍ、Ｎ)を検索して満充電容量値を取得することで、満充電容量の大小関係を把握する。容量均等化部１５５における、電圧若しくはＳＯＣの配置によって満充電容量の差が解消したか否かの判断は、前述した満充電容量の大小関係の実測によって行うことができる。

また、前述した式（１１）を用いて満充電容量を算出し、テーブルの内容を書き換えるようにしても良い。すなわち、最初はテーブルＱｍａｘ（Ｍ、Ｎ）を用いて満充電容量の大小関係を把握して満充電容量の差が解消する動作を行い、差が解消したか否かの判断を行うためにＱｍａｘを算出した際に、算出したＱｍａｘでテーブルＱｍａｘ（Ｍ、Ｎ）の更新をする。

なお、図２５では、満充電容量を２次元テーブルで実装する例を示したが、単電池１１１を直列接続した場合、例えば、１００個の単電池１１１を直列接続して組電池１１０を構成する場合は、直列数１個目、・・・、１００個目などのように１次元テーブルとして実装しても良いし、満充電容量をテーブルとして実装するのではなく、関数として実装する方法でも良い。

本実施形態では、満充電容量を予め実測してテーブル若しくは関数として組電池制御部１５０に備えさせることによって、満充電容量の大小関係を簡単に把握でき、満充電容量の差を解消する組電池１１０の管理方法を実現できる。

−第６の実施の形態−
以下に説明する第６の実施の形態では、第５実施形態に記載の満充電容量値の実装方法を変更している。第５実施形態では、実測した満充電容量の値を組電池制御部１５０に記憶して用いたが、本実施形態では、満充電容量の値に応じて単電池１１１を配置することで組電池１１０を構成する。すなわち、組電池１１０は初期状態から、単電池１１１間に満充電容量にばらつきがある場合に適用できる。そして、容量均等化部１５５は、単電池１１１が配置してある場所から満充電容量の大小関係を把握する。

図２６に、本実施形態における満充電容量の値に応じた単電池１１１の配置方法例を示す。図２６（ａ）では、満充電容量（Ｑｍａｘ）が小さいものから順に単電池１１１を配置し、最後が最も満充電容量が大きくなるよう単電池１１１を配置して組電池１１０を構成している。図２６（ｂ）では、単電池１１１毎に満充電容量を実測した結果を、所定の刻み幅でランク分けし（ここではＱｍａｘ小、中、大とした）、一列分は満充電容量のランクが一致するように単電池１１１を配置している。

容量均等化部１５５は、単電池１１１の配置から満充電容量の大小関係を把握し、満充電容量の差を解消するための電圧若しくはＳＯＣばらつきを発生させるために、ＳＯＣ均等化部１５３に指令を発信する。容量均等化部１５５が実現した電圧若しくはＳＯＣばらつきによって満充電容量の差が解消したか否かの判断は、例えば、前述した満充電容量の大小関係の実測によって行うことができる。

以上述べたように、本発明では、性能の大小関係と電池が置かれている状態に応じて柔軟に性能個体差を解消する処理を実行できる。この蓄電装置の単電池１１１の電圧若しくはＳＯＣの管理方法は、単電池１１１を直列接続して用いる分野に幅広く適用可能である。

なお、上述した実施の形態では、組電池１１０を構成する複数の単電池１１１は全て直列接続されてるが、この構成に限らず、本発明は直列接続されている単電池１１１を含むものであれば、適用することができる。例えば、並列接続されている電池群を複数直列接続したものや、複数の単電池を直列接続した単電池群を並列接続したものであっても、直列関係にある単電池または電池群に対して、上述の制御を適用すれば良い。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、第１から第３の実施の形態では内部抵抗の大小関係に基づきＳＯＣ均等化部１５３を動作させたが、満充電容量の大小関係を検知してこれに応じて第１から第３の実施の形態で記述したＳＯＣ均等化部１５３の動作を実現しても良い。更に、第４から第６の実施の形態では満充電容量の大小関係に基づきＳＯＣ均等化部１５３を動作させたが、同様に内部抵抗の大小関係を検知してこれに応じて第４から第６の実施の形態で記述したＳＯＣ均等化部１５３の動作を実現することも可能である。本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

Claims (18)

1. 直列接続された複数の単電池を含む組電池と、
   前記複数の単電池の内部抵抗の大小関係を推定する電池状態量推定手段と、
   前記内部抵抗の大小関係に関して前記電池状態量推定手段により大と推定された単電池のＳＯＣが低くなるような放電量を算出する放電量算出手段と、
   前記放電量算出手段で算出された放電量に基づいて、前記複数の単電池をそれぞれ放電する放電回路と、を備えた蓄電装置。
2. 請求項１に記載の蓄電装置において、
   前記複数の単電池のそれぞれに対して、前記組電池に流れる電流が変化する前と変化した後の電圧を各々測定する電圧測定部を備え、
   前記電池状態量推定手段は、前記複数の単電池のそれぞれに対して、前記電圧測定部で測定された電流変化前の電圧と電流変化後の電圧との差から前記内部抵抗の大小関係を推定する蓄電装置。
3. 請求項１に記載の蓄電装置において、
   前記複数の単電池の電圧を測定する電圧測定部と、
   前記直列接続された複数の単電池に流れる電流値を測定する電流測定部と、を備え、
   前記電池状態量推定手段は、前記電圧測定部で測定された電圧値および前記電流測定部で測定された電流値に基づいて前記複数の単電池の内部抵抗を算出し、その算出結果より前記大小関係を推定する蓄電装置。
4. 請求項１に記載の蓄電装置において、
   前記複数の単電池を個別に放電させて前記複数の単電池のＳＯＣを均等化するＳＯＣ均等化部を備え、
   前記ＳＯＣ均等化部によるＳＯＣの均等化の後に、前記放電回路による放電が行われる蓄電装置。
5. 請求項１に記載の蓄電装置において、
   前記電池状態量推定手段は、更に前記複数の単電池の満充電容量の大小関係を推定し、
   前記放電量算出手段は、前記満充電容量の大小関係に関して前記電池状態量推定手段により小と推定された単電池のＳＯＣが低くなるような放電量を算出する蓄電装置。
6. 請求項５に記載の蓄電装置において、
   前記複数の単電池のそれぞれに対して、前記組電池の充放電が行われる前の無負荷状態の電圧および前記充放電が終了した後の無負荷状態の電圧を各々測定する電圧測定部を備え、
   前記電池状態量推定手段は、前記複数の単電池のそれぞれに対して、前記電圧測定部で測定された充放電前の電圧と充放電終了後の電圧との差から満充電容量の大小関係を推定するか、若しくは、前記複数の単電池のそれぞれに対して、前記充放電前の電圧に基づくＳＯＣと前記充放電終了後の電圧に基づくＳＯＣとのＳＯＣ差から前記満充電容量に関する大小関係を推定する蓄電装置。
7. 請求項５に記載の蓄電装置において、
   前記複数の単電池の電圧を測定する電圧測定部と、
   前記直列接続された複数の単電池に流れる電流値を測定する電流測定部と、を備え、
   前記電池状態量推定手段は、前記電圧測定部で測定された電圧値および前記電流測定部で測定された電流値に基づいて前記複数の単電池の満充電容量を算出し、その算出結果より前記大小関係を推定する蓄電装置。
8. 請求項７に記載の蓄電装置において、
   前記複数の単電池の各満充電容量の初期値が予め記憶された記憶部と、
   前記記憶部に記憶されている対応する初期満充電容量を、前記算出された満充電容量に書き換える書き換え手段と、を備え、
   前記放電量算出手段は、前記記憶部に記憶されている満充電容量が小さい単電池ほど、単電池放電後のＳＯＣが低くなるような放電量を前記単電池毎に算出する蓄電装置。
9. 請求項２または６に記載の蓄電装置において、
   前記放電量は、前記放電回路による放電の前後のＳＯＣ差が前記電圧測定部の測定誤差に起因するＳＯＣ誤差以上となる放電量である蓄電装置。
10. 請求項２、６および９のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
    前記放電量算出手段は、前記電池状態量推定手段により推定された大小関係に基づいて、前記複数の単電池を複数群に分類するとともに、各群毎に単電池放電後のＳＯＣを設定し、それらの設定値に基づいて前記複数の単電池の放電量を算出する蓄電装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
    前記放電回路による放電量を、前記組電池の温度の高低、または、前記組電池のＳＯＣの高低に対応して増減させるようにした蓄電装置。
12. 直列接続された複数の単電池を含む組電池と、
    前記複数の単電池の電圧を測定する電圧測定部と、
    前記直列接続された複数の単電池に流れる電流値を測定する電流測定部と、
    前記電圧測定部で測定された電圧値および前記電流測定部で測定された電流値に基づいて、前記複数の単電池の満充電容量をそれぞれ推定する満充電容量推定手段と、
    前記電圧測定部で測定された電圧値に基づいてＳＯＣを推定し、該ＳＯＣ推定時から所定充電量だけ前記複数の単電池を各々充電したときの到達ＳＯＣをそれぞれ推定する電池状態量推定手段と、
    前記電池状態量推定手段で推定された前記到達ＳＯＣに基づいて、前記複数の単電池の各々を所定充電量だけ充電したときに各単電池のＳＯＣが一致するような放電量をそれぞれ算出する放電量算出手段と、
    前記放電量算出手段で算出された放電量に基づいて、前記複数の単電池をそれぞれ放電する放電回路と、を備えた蓄電装置。
13. 請求項１２に記載の蓄電装置において、
    前記所定充電量は、該所定充電量だけ充電したときに各単電池のＳＯＣの内の最低ＳＯＣが電池使用範囲の上限ＳＯＣに到達するような値に設定されている蓄電装置。
14. 請求項１２に記載の蓄電装置において、
    前記組電池の温度の高低に対応して前記所定充電量を増減させるようにした蓄電装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
    前記組電池を外部電源から充電する際の充電が急速充電か否かを判定する急速充電判定部を備え、
    前記放電回路は、前記急速充電判定部が急速充電と判定すると放電を行わない蓄電装置。
16. 請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
    前記組電池を構成する一つ以上の前記単電池の温度上昇が閾値以上か否かを判定する温度判定部を備え、
    前記放電回路は、前記温度判定部が閾値以上と判定すると放電を行わない蓄電装置。
17. 請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
    前記放電回路による放電が行われると、前記組電池を充放電する際の許容電流値および許容電力値をより小さな値に制限する制限手段を、さらに備えた蓄電装置。
18. 請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
    前記放電回路による放電を行った場合に、前記組電池を充放電する際の上限ＳＯＣ若しくは下限ＳＯＣの値を高い方向または低い方向に変更する変更手段を、さらに備えた蓄電装置。

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