JP6540187B2 - 電池のスイッチ制御システム及びスイッチ制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電池のスイッチ制御システム及びスイッチ制御方法に関する。
複数の電池モジュール（電池パック）を、互いに並列に接続してなる電池アセンブリが知られている。
このような電池アセンブリにおいて、メンテナンス等を行うために、充電電源や外部負荷との間の接続・非接続を切り替える大元スイッチを開放した後に、並列配置された各電池パックの個別スイッチを開放にすることがある。ここで、充電電源や外部負荷との間の大元スイッチを開放すると、個別スイッチが開放される前は、電源や負荷との接続は絶たれるが並列接続された各電池パック同士で閉回路が形成されることとなる。各電池パック同士で閉回路が形成されると、各電池パック同士の間において生じる電位差に起因して、いわゆる循環電流が流れることがある。
このように循環電流が流れている状態で個別スイッチを開放にすると、個別スイッチに負担がかかりその耐久性が低下する。したがって、大元スイッチを開放した後に十分に時間が経過して各電池パックの間の電位差が解消（分極解消）されて循環電流が流れなくなった状態で個別スイッチを開放する必要がある。
したがって、各個別スイッチを流れる電流値、すなわち循環電流の値をそれぞれ検出し、この電流値が所定値を下回った場合に対応する個別スイッチを開放するということが行われている。なお、検出される電流値を所定の閾値と比較してその結果に基づきスイッチの開閉を行う回路遮断装置については例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００１−２５１５０号公報
しかしながら、各電池パックにおいてはそれらの個体ごとに充電率や劣化度等の性質にばらつきがあるので、各電池パックにおける分極解消後の開放電圧が相互に異なる。したがって、各電池パック同士で閉回路が構成されると、それらの電圧は各電池パックの本来の開放電圧の平均的な値の開放電圧（以下では終止開放電圧とも記載する）に近づく。そして、この過程で、各電池パック間の電位差が生じたり生じなかったりする状態を繰り返す。
すなわち、一度見かけ上のパック間電位差が０となって電流値が所定閾値を一度下回ったとしても、その後、各電池パックの電圧が変化して電池パック間で電位差が再度生じる（以下、この現象をパック間電位差復帰とも称する）非定常状態となることがあり、この非定常状態で個別スイッチを開放すると、個別スイッチを開放した後に各電池パック間において電位差が生じる。
そして、このように各電池パック間において電位差が生じた状態で、次回の充放電を行うために個別スイッチを閉塞すると、個別スイッチに突入電流が流れ、当該個別スイッチに負担をかけるという問題が生じていた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、各電池パック間に電位差が生じている状態で個別スイッチを閉塞することを防止し得る電池のスイッチ制御システム及びスイッチ制御方法を提供することにある。
本発明は、複数の電池モジュールを、該各電池モジュールに設置された個別スイッチを介して相互に並列に接続してなる組電池のスイッチ制御システムを提供する。スイッチ制御システムは、各電池モジュールに流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された電流の時間微分値を算出する電流微分値算出手段と、組電池と外部負荷又は充電電源との開閉状態を切り替える大元スイッチと、個別スイッチ及び大元スイッチの開閉と組電池に対する充放電を制御する制御手段と、を有する。そして、制御手段は、前記個別スイッチのうちの少なくとも２つ以上を閉塞した状態で組電池に対する充放電を行い、充放電を行った後に大元スイッチを開放し、個別スイッチが閉塞されている電池モジュールで検出される電流値の絶対値のうちの最大の値｜Ｉmax｜が所定閾値αth以下で、且つ検出電流の時間微分値の絶対値のうちの最大の値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定閾値βth以下となった場合に、個別スイッチを開放する。
本発明者らは、モジュール間電位差復帰が生じる場合には、電流値の時間微分値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が一定以上の値をとる点を見出した。そして、本発明によれば、電流値の絶対値の最大の値｜Ｉmax｜が所定閾値αth以下になるという条件に加えて、電流値の時間微分値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定閾値βth以下という条件を満たして個別スイッチを開放するようにしたことで、モジュール間電位差復帰が生じることを防ぐことができる。したがって、次回の充放電時において各電池パック間に電位差が生じている状態で個別スイッチを閉塞することを防止することができ、個別スイッチに突入電流が流れることにより当該個別スイッチに負担をかけることを防止することができる。
図１は、本発明の実施形態に係るスイッチ制御システムの構成を示す図である。 図２は、組電池の充電停止時における電池電圧の変化のグラフを示している。 図３は、メインリレーが遮断された後における各電池パックの電圧の変化を模式的に示すグラフである。 図４Ａは、電池パックＢ１の電流値ＩB1と電流パックＢｎの電流値ＩBnの変化を模式的に示すグラフである。 図４Ｂは、電流微分値ｄＩB1／ｄｔ及びｄＩBn／ｄｔの変化を模式的に示すグラフである。 図５は、第１の実施の形態に係る充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。 図６は、第１の実施の形態に係る充放電開始シーケンスの流れを説明するフローチャートである。 図７は、第２の実施の形態に係る充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。 図８は、第２の実施の形態に係る第１変形例に係る充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。 図９は、第２の実施の形態に係る第２変形例に係る充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。 図１０は、第２の実施の形態に係る第３変形例に係る充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。 図１１は、第３の実施の形態に係る充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施形態に係るスイッチ制御システムの構成を示している。図示のように、スイッチ制御システム１０は、各電池パックＢ１〜Ｂｎにそれぞれ設置された個別スイッチである個別リレー１１−１〜１１−ｎを介して相互に電気的に並列に接続してなる組電池１２を有している。そして、各電池パックＢ１〜Ｂｎは、複数の二次電池としての電池セル１００を直列接続してなる電池モジュールとして構成されている。なお、電池パック（電池モジュール）を構成する電池セル（単電池）の数やその接続形態には限定されず、電池パックは例えば一つの電池セルで構成されていても良く、また、複数の電池セル１００が互いに並列接続あるいは直並列、並直列に接続されていても良い。
さらに、スイッチ制御システム１０は、各電池モジュールとしての各電池パックＢ１〜Ｂｎの状態を監視し個別リレー１１の開閉制御を行う制御手段としての統合ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）１３と、統合ＢＭＳ１３から情報を受信して充放電制御を行う制御手段としてのＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）１４と、ＰＣＳ１４の制御下で組電池１２から放電電力を受ける外部負荷１６と、ＰＣＳ１４の制御下で充電電流を組電池１２に供給する充電電源１８と、ＰＣＳ１４により開閉制御され組電池１２と負荷１６及び充電電源１８との間の開閉状態を切り替える大元スイッチとしてのメインリレー２０と、を有している。
電池セル１００は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素充電池のような二次電池であり、特に本実施形態ではリチウムイオン二次電池である。このリチウムイオン二次電池は、例えば、リチウム−遷移金属複合酸化物からなる正極活物質を含む正極及びハードカーボン（難黒鉛化炭素材料）、黒鉛系炭素材料、及びリチウム−遷移金属複合酸化物等からなる負極活物質を含む負極を、セパレータを介して重畳して形成される。
電池パックＢ１〜Ｂｎは、上述のように、それぞれ、電池セル１００を1個あるいは２個以上電気的に接続して構成されている。なお、以下では説明簡略化のため、電池パックＢ１〜Ｂｎを複数の電池セル１００を直列接続して構成された電池集合体として説明する。また、組電池１２を構成する各電池パックＢ１〜Ｂｎは、全て同様の構成を有していることから、説明の簡略化のため、以下においては電池パックＢ１の構成についてのみ説明する。
本実施の形態において電池パックＢ１は、内部に上記個別リレー１１−１を有しており、上記直列配置された電池セル１００の他に、該直列配置された電池セル１００に流れる電流値ＩB1を測定する電流検出手段としての電流センサ２４−１と、直列配置された電池セル１００の電圧値、すなわち電池パックＢ1の電圧値ＶB1を測定する電圧センサ２５−１と、電池パックＢ１の劣化度Ｄ1（ＳＯＨ）を検出する劣化度検出手段としてのＳＯＨセンサ２８−１と、全電池セル１００のトータル充電率、すなわち電池パックＢ１の充電率ＣＲ1（ＳＯＣ）を検出する充電率検出手段としてのＳＯＣセンサ３０−１と、電池パックＢ１の電池温度Ｔ1を検出する温度検出手段としての温度センサ３１−１と、これら各検出値を把握して統合ＢＭＳ１３に情報を送信する個別ＢＭＳ３２−１と、を有している。
ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）センサ２８−１は、検出された電流値ＩB1、電圧値ＶB1、及び電池温度Ｔ1等に基づいて、予め図示しないメモリ等に格納された所定の劣化度特性図に基づいて劣化度Ｄ1を決定する。なお、例えば、所定時刻ｔ1からｔ2の間における電流値Ｉ（ｔ）を積分して電荷量Ｑ（ｔ）を算出すると共に所定時刻ｔ1からｔ2における電圧値ＶB1の変化量を算出し、電圧値ＶB1の変化量／Ｑ（ｔ1）を予め計測しておいた新品時の電圧変化量/電荷量と比較して劣化度Ｄ1を算出しても良い。あるいは、所定時刻ｔ１からｔ２における電流値ＩB1の変化量に対する電圧値ＶB1の変化量に基づいて電池パックＢ１の内部抵抗を算出し、算出した内部抵抗を電池温度Ｔ1に基づいて補正して電池パックＢ１の予め定められた基準温度における内部抵抗を求め、この内部抵抗と予め計測しておいた基準温度における新品時の内部抵抗とを比較して劣化度Ｄ1を求めても良い。これらの劣化度の算出は良く知られた公知の手法である。
ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）センサ３０−１は、ＰＣＳ１４による充電制御状態において、電圧センサ２５−１で検出される電圧値ＶB1及び電流センサ２４−１で検出される電流値ＩB1の積算値（積算電流）から公知の方法により充電率ＣＲ1を推定する。この充電率ＣＲ1の算出方法は公知であるので詳述しないが、例えば、充放電開始時の電池パックＢ１の開放電圧ＯＣＶ1（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）から、所定の電池容量−ＯＣＶ曲線に基づいて電池パックＢ１の残容量を検出し、充電開始時からの充電電流の積算値に応じた残容量の変化量を充放開始時の残容量から加減算することにより算出することができる。なお、電池パックＢ１の開放電圧ＯＣＶ1は、例えば、充電時における検出電圧値ＶB1からＲ×ＩB1を減算することで算出することができる。
温度センサ３１−１は、電池パックＢ１の内部に設置され、複数の電池セル１００の平均的な温度を電池温度Ｔ1として検出する。
個別ＢＭＳ３２−１は、電流センサ２４−１により検出された電流値ＩB1、電圧センサ２５−１により検出された電圧値ＶB1、ＳＯＨセンサ２８−１により検出された劣化度Ｄ1、ＳＯＣセンサ３０−１により検出された充電率ＣＲ1、及び温度センサ３１により検出された電池温度Ｔ1を統合ＢＭＳ１３に送信する。
統合ＢＭＳ１３は、各電池パックＢ１〜Ｂｎの個別ＢＭＳ３２から受信した電池パックＢ１〜Ｂｎの状態に係る情報に基づいて、メインリレー２０の開閉制御を行う。この開閉制御の詳細は後に説明する。また、ＰＣＳ１４は、外部負荷１６への放電制御及び充電電源１８からの充電制御を行う。
外部負荷１６は、組電池１２から供給される電力により稼動する電動モータ等の電動機器である。また、充電電源１８は、組電池１２への充電を行う例えば商用電源又は所定の分散型電源等である。
さらに、メインリレー２０は、組電池１２と外部負荷１６又は充電電源１８との開閉状態を切り替える大元スイッチとして機能する。
なお、各電池パックＢ１〜Ｂｎには、内部ＳＤＳＷ(Service Disconnect Switch)が設けられており、作業時や緊急時においてこのＳＤＳＷを操作することによって回路を遮断し、安全に作業や緊急時に対応を行うことが可能となっている。
上記構成を有するスイッチ制御システム１０では、通常稼動状態でＰＣＳ１４が外部負荷１６への放電制御及び充電電源１８からの充電制御を行っているが、メンテナンス等の目的で充放電の停止要求が生じる場合がある。この場合には、メインリレー２０を開放して組電池１２と外部負荷１６や充電電源１８との接続を切断し、その後、組電池１２を構成する各電池パックＢ１〜Ｂｎの個別リレー１１−１〜１１−ｎを開放し、上記メンテナンス作業等を行うこととなる。
上記メンテナンス作業等を行う際に、メインリレー２０を開放した後で個別リレー１１−１〜１１−ｎを開放する前の状態の段階において、各電池パックＢ１〜Ｂｎ間において電位差が生じており、この状態で個別リレー１１−１〜１１−ｎの開放を行うと循環電流が流れて個別リレー１１−１〜１１−ｎに負担を与える可能性がある。
したがって、メンテナンス作業等のための充放電の停止時には、メインリレー２０を開放した後、各電池パックＢ１〜Ｂｎ間の電位差が無くなって循環電流が生じなくなった状態で個別リレー１１−１〜１１−ｎを開放するようにする必要がある。
ところが、本発明者らは、一度各電池パックＢ１〜Ｂｎ間の電位差が見かけ上なくなり循環電流が流れなくなるように見えても、上記パック間電位差復帰が生じて循環電流が再び流れる現象を確認している。以下では、このパック間電位差復帰が生じる理論について、充電停止後の組電池１２の電池電圧の挙動に着目して説明する。なお、放電停止後についても同様である。
以下では説明の容易化のため、電池パックＢ１及び電池パックＢｎのみに対する充電を行う場合（すなわち、他の電池パックＢ２〜Ｂｎ−１の個別リレー１１−２〜１１−（ｎ−１）は常に開放状態であると仮定した場合）について説明を行うが、他の電池パックを使用した場合も同様の理論が適用される。
図２には、組電池１２の充電停止時における電池電圧の変化のグラフを示している。なお、図では、組電池１２の全体の電池電圧（組電池１２の正負極端子間電圧）Ｖcellを実線で示している。また、電池パックＢ１単体（すなわち、組電池１２から電気的に切り離した状態）の充電停止後の電圧ＶB1の理論曲線を２点鎖線、電池パックＢｎ単体の充電停止後の電圧ＶBnの理論曲線を一点鎖線で示しており、参考として充電時〜充電停止後の電流のグラフも示している。
この例では、はじめに充電電源１８による定電流充電を行い、電池電圧Ｖcellが所定の閉路電圧ＣＣＶ（Closed circuit voltage）に達すると定電流充電を停止する（時刻ｔ0）。この充電の停止は、ＰＣＳ１４により所定の充電停止シーケンスにしたがい行われ、メインリレー２０が開放（遮断）されることとなる。
したがって、組電池１２が充電電源１８から遮断された状態となるので、充電が停止された時刻ｔ0以降においては、瞬間的に電流×内部抵抗分の電圧降下が生じて、その後、電池電圧Ｖcellは分極が解消されるに従い漸次低下する。
一方で、電池パックＢ１単体及び電池パックＢｎ単体の充電停止後の電圧挙動について着目すると、理論的には、電池パックＢ１の電圧ＶB1及び電池パックＢｎの電圧ＶBn自体はそれぞれの固有の開放電圧ＯＣＶ1及びＯＣＶnに近づく。
しかしながら、実際の組電池１２においては、電池パックＢ１と電池パックＢｎが個別リレー１１−１と個別リレー１１−ｎを介して接続されている場合には、メインリレー２０が開放された後においてもこれらは一つの閉回路を形成する状態となるので、それぞれの電圧ＶB1及び電圧ＶBnが異なる開放電圧ＯＣＶ1及びＯＣＶnに定常的に収束せず、それらの中間の値である終止開放電圧ＯＣＶ∞に収束することとなる。したがって、電池電圧Ｖcellも終止開放電圧ＯＣＶ∞に収束する。
しかしながら、上述した電池パックＢ１と電池パックＢｎの間の固有の開放電圧の相違や分極解消速度の差により、電池パックＢ１及びＢｎの終止開放電圧ＯＣＶ∞への漸近挙動には個体差があり、終止開放電圧ＯＣＶ∞に収束する過程で電池パックＢ１及びＢｎ間の電圧ＶB1及び電圧ＶBnにバラツキが生じる。
図３は、メインリレー２０が開放された後における電池パックＢ１単体の電圧ＶB1と電池パックＢｎ単体の電圧ＶBnの変化を模式的に表したグラフである。図示のように、電池パックＢ１の電圧ＶB1と電池パックＢｎの電圧ＶBnは、最終的には共通の終止開放電圧ＯＣＶ∞に収束するものの、この収束に至るまでにはそれぞれの値が当該終止開放電圧ＯＣＶ∞を挟んで振動するように変化する。すなわち、電池パックＢ１と電池パックＢｎは互いに充放電を繰り返しながら、電圧が終止開放電圧ＯＣＶ∞に収束していく。したがって、これら電圧ＶB1及びＶBnの値が等しくなる複数の時刻ｔ1，ｔ2，・・・ｔkが存在する。
この時刻ｔ1，ｔ2，・・・ｔkにおいては、電池パックＢ１と電池パックＢｎの間の電位差ＶBn−ＶB1がゼロであり、したがって、電流センサ２４−１、２４−ｎにより検出される電流値ＩB1、ＩBnの値は見かけ上ゼロである。
しかしながら、電圧ＶB1及び電圧ＶBnの値は終止開放電圧ＯＣＶ∞に至るまでは振動しており、例えば電圧ＶB1及び電圧ＶBnが一旦等しくなる時刻ｔ1やｔ2以降においても、これら電圧ＶB1及び電圧ＶBnが再び変化して、電位差ＶBn−ＶB1≠０となるパック間電位差復帰が生じることとなる。
図４Ａは、電池パックＢ１の検出電流値ＩB1と電流パックＢｎの検出電流値ＩBnの変化を模式的に示すグラフである。本例では、電池パックＢ１の個別リレー１１−１と電池パックＢｎの個別リレー１１−ｎのみが閉塞状態となるから、組電池１２の回路は、メインリレー２０が開放された後においては、実質的に電池パックＢ１と電池パックＢｎのみから成る回路と等価になり、ＩBn＝−ＩB1（｜ＩBn｜＝｜ＩB1｜）の関係が成り立つ。
上記ＶB1＝ＶBnとなる時刻ｔ1では、｜ＩBn｜＝｜ＩB1｜＝０となる。すなわち、電池パックＢ１と電池パックＢｎの循環電流が流れない。しかしながら、時刻ｔ1以降において、電位差ＶBn−ＶB1≠０となるパック間電位差復帰が生じ、必然的に、図に示すように検出電流値ＩB1、ＩBnの値もゼロではなくなり、循環電流が生じる。
以上の考察からわかるように、電流値の絶対値｜ＩB1｜や｜ＩBn｜が実質的に０となる、すなわち所定の閾値αthより小さくなったことが一度検出されたとしても、実際には電池パックＢ１と電池パックＢｎの間の電位差は非定常状態であり、パック間電位差復帰が生じ得る。したがって、電流値の絶対値｜ＩB1｜や｜ＩBn｜が閾値αthより小さくなったからといって、個別リレー１１−１及び個別リレー１１−ｎを開放してしまうと、次回の個別リレー１１−１及び個別リレー１１−ｎの閉塞時に、パック間電位差復帰に起因する突入電流が流れ、これら個別リレー１１−１及び個別リレー１１−ｎに負担をかける恐れがある。
これを受けて、本発明者らは、以下に説明するように、上記検出電流値ＩB1，ＩBnに加えて、これら電流の微分値ｄＩB1／ｄｔ及びｄＩBn／ｄｔが所定値以下である場合に、電池パックＢ１と電池パックＢｎの間の電位差は定常状態となりパック間電位差復帰が生じないことを見出した。
図４Ｂには、電流微分値ｄＩB1／ｄｔ及びｄＩBn／ｄｔの変化を模式的に示す。図示のように、電流微分値ｄＩB1／ｄｔ及びｄＩBn／ｄｔは、電流値ＩB1及びＩBnの時間変化が大きいほど高い値をとるので、その絶対値｜ｄＩB1／ｄｔ｜及び｜ｄＩBn／ｄｔ｜は電流変化が小さい区間においてはゼロに近い値をとる。
ここで、｜ＩBn｜＝｜ＩB1｜＝０（すなわち、｜ＩBn｜＝｜ＩB1｜が所定閾値αth以下）となる時刻ｔ1近傍では、電流値ＩB1及びＩBnの時間変化が大きく、電流微分値の絶対値｜ｄＩB1／ｄｔ｜及び｜ｄＩBn／ｄｔ｜も所定閾値βthより大きい値となる。また、時刻ｔ1からｔ2の間においては、電流微分値の絶対値｜ｄＩB1／ｄｔ｜及び｜ｄＩBn／ｄｔ｜も所定閾値βth以下となる区間が存在するが、当該区間では｜ＩBn｜＝｜ＩB1｜が所定閾値αthよりも大きい。
これに対して、電圧ＶB1及び電圧ＶBnがともに終止開放電圧ＯＣＶ∞に十分近づく時刻ｔk（定常状態）以降では、｜ＩBn｜＝｜ＩB1｜が所定閾値αth以下であり且つ、電流微分値の絶対値｜ｄＩB1／ｄｔ｜及び｜ｄＩBn／ｄｔ｜も所定閾値βth以下の十分に低い値をとる。
したがって、このように電流値の絶対値｜ＩB1｜及び｜ＩBn｜に加えて電流微分値の絶対値｜ｄＩB1／ｄｔ｜及び｜ｄＩBn／ｄｔ｜を、個別リレー１１−１及び個別リレー１１−ｎを開放する制御パラメータとして用いることで、確実にパック間電位差復帰が生じ得ない定常状態で個別リレー１１−１及び個別リレー１１−ｎを開放することができる。
以下では、電流値ＩB1及びＩBnに加えて、これらの微分値ｄＩB1／ｄｔ及びｄＩBn／ｄｔを制御パラメータとして用いた場合の充放電終了シーケンス及び充放電開始シーケンスの流れを説明する。
図５は、本実施の形態に係る充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。
ステップＳ１０１において、ＰＣＳ１４に充放電停止信号が入力される。この充放電停止信号は、各電池パックＢ１〜Ｂｎの状態に応じてメンテナンスの要否を判定する所定のプログラムにしたがい、統合ＢＭＳ１３からＰＣＳ１４に送信される。なお、例えば、手動で充放電停止を行うための図示しない操作スイッチを設け、当該操作スイッチへの操作でＰＣＳ１４に充放電停止信号が入力されるような構成をとっても良い。
ステップＳ１０２において、ＰＣＳ１４が充放電を停止する。具体的には、ＰＣＳ１４は上記充放電停止信号を受けた後に、所定のシャットダウンシーケンスにしたがう処理を実行する。
ステップＳ１０３において、ＰＣＳ１４は、上記シャットダウンシーケンス処理の最後にメインリレー２０を開放する。なお、緊急時にはステップＳ１０２における通常のシャットダウンシーケンスをスキップして、メインリレー２０を強制的に開放する制御を行うようにしても良い。
ステップＳ１０４において、ＰＣＳ１４は、メインリレー２０を開放した後、統合ＢＭＳ１３に充放電を停止したことを示す充放電停止済信号を統合ＢＭＳ１３に送信する。
ステップＳ１０５において、統合ＢＭＳ１３は充放電停止済信号を受信すると、個別ＢＭＳ３２を介して受信した、各電池パックＢ１〜Ｂｎの電流センサ２４−１〜２４−ｎにより検出された電流値ＩB1、ＩB2、・・ＩBnを取得して、これら電流値から電流微分値ｄＩB1／ｄｔ、ｄＩB2／ｄｔ、・・・ｄＩBn／ｄｔを算出する。
特に、本実施の形態において統合ＢＭＳ１３は、各電池パックＢ１〜Ｂｎの電流センサ２４−１〜２４−ｎにより検出された電流値ＩB1、ＩB2、・・ＩBnの各値の絶対値のうちの最大値（以下、｜Ｉmax｜）を算出する。さらに、統合ＢＭＳ１３は、各電池パックＢ１〜Ｂｎにおける電流微分値ｄＩB1／ｄｔ、ｄＩB2／ｄｔ、・・・ｄＩBn／ｄｔの各値の絶対値のうちの最大値（以下、｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜）も算出する。
ステップＳ１０６において、電流絶対値の最大値｜Ｉmax｜が所定の閾値αth以下であるかどうかが判定される。ここで、閾値αthは電池の特性及び想定される循環電流による影響等の種々の要素に基づいて、電流絶対値の最大値｜Ｉmax｜が実質的に０とみなすことができる程度に十分に小さい値をとるように定められる。
そして、電流絶対値の最大値｜Ｉmax｜が所定の閾値αthを越えていると判定されると、ステップＳ１０５に戻る。一方で、電流絶対値の最大値｜Ｉmax｜が所定の閾値αth以下であると判定されるとステップＳ１０７に進む。
ステップＳ１０７において、電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定の閾値βth以下であるかどうかが判定される。ここで、閾値βthは電池の特性及び想定される循環電流による影響等の種々の要素に基づいて、電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が実質的に０とみなすことができる程度に十分に小さい値をとるように定められる。そして、電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定の閾値βthを越えていると判定されると、ステップＳ１０５に戻る。一方で、電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定の閾値βth以下であると判定されるとステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０８において、各電池パックＢ１〜Ｂｎの個別リレー１１−１〜１１−ｎが開放される。すなわち、上記ステップＳ１０６及びステップＳ１０７において、各電池パックＢ１〜Ｂｎにおける電流絶対値の最大値｜Ｉmax｜及び電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜がともに、それぞれ閾値αth及び閾値βth以下であることから、各電池パックＢ１〜Ｂｎの電圧ＶB1・・・電圧ＶBnが既に十分に終止開放電圧ＯＣＶ∞に近づいており、各電池パックＢ１〜Ｂｎ間における電位差がほぼゼロでありパック間電位差復帰も生じないと判断することができる。したがって、次回の充放電開始時に、各電池パックＢ１〜Ｂｎの個別リレー１１１１−１〜１１−ｎを閉じたときにおける突入電流の発生を防止することができる。
図６は、組電池１２の充放電開始シーケンスの流れを説明するフローチャートである。この充放電開始シーケンスは、上述の充放電が停止された状態で所定のメンテナンス等の作業が終了することにより、再び充放電状態に戻る際に行われる処理である。
ステップＳ２０１において、ＰＣＳ１４に充放電開始信号が入力される。この充放電開始信号は、各電池パックＢ１〜Ｂｎの状態に応じてメンテナンス等の充放電を停止させる必要のある状態が終了したことが判定されると所定のプログラムにしたがい、統合ＢＭＳ１３からＰＣＳ１４に送信される。なお、例えば、手動で充放電開始を行うための図示しない操作スイッチを設け、当該操作スイッチへの操作でＰＣＳ１４に充放電開始信号が入力されるような構成をとっても良い。
ステップＳ２０２において、ＰＣＳ１４は、所定の診断プログラムに基づいて自己の機能が正常であるかどうかの診断を行う。
ステップＳ２０３において、ＰＣＳ１４が診断結果を正常ではないと判定すると、処理を終了する。なお、この場合、所定の報知手段によりＰＣＳ１４が異常であることを報知するようにしても良い。一方で、ＰＣＳ１４が診断結果を正常であると判定するとステップＳ２０４に進む。
ステップＳ２０４において、ＰＣＳ１４は、統合ＢＭＳ１３に充放電開始診断信号を送信する。この充放電開始診断信号とは、充放電を開始するにあたり統合ＢＭＳ１３に異常が無いかどうかを自己診断させるように指令する信号である。
ステップＳ２０５において、統合ＢＭＳ１３は、上記充放電開始診断信号を受信すると、所定の診断プログラムに基づいて自己の機能が正常であるかどうかの診断を行う。
ステップＳ２０６において診断結果が正常ではないと判定すると、処理を終了する。なお、この場合、所定の報知手段により統合ＢＭＳ１３が異常であることを報知するようにしても良い。一方で、統合ＢＭＳ１３が診断結果を正常であると判定するとステップＳ２０７に進む。
ステップＳ２０７において、各電池パックＢ１〜Ｂｎの個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎに充放電開始診断信号を送信する。この充放電開始診断信号とは、充放電を開始するにあたり個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎにおいて異常が無いかどうかを診断させるように指令する信号である。
ステップＳ２０８において、各個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎは、上記充放電開始診断信号を受信すると、所定の診断プログラムに基づいて自己の機能が正常であるかどうかの診断を行う。
ステップＳ２０９において、各個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎのうちの少なくとも一つが診断結果を正常ではないと判定すると、処理を終了する。なお、この場合、所定の報知手段により個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎに異常が発生していることを報知するようにしても良い。一方で、全ての個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎが診断結果を正常であると判定するとステップＳ２１０に進む。
ステップＳ２１０において、各個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎは、それぞれの個別リレー１１−１〜１１−ｎを閉塞する。
ステップＳ２１１において、各個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎは、個別リレー１１−１〜１１−ｎを閉塞したことを示す個別リレー閉塞完了信号を統合ＢＭＳ１３に送信する。
ステップＳ２１２において、統合ＢＭＳ１３は、全ての個別ＢＭＳ３２から個別リレー閉塞完了信号を受信すると、ＰＣＳ１４に充放電の準備が整ったことを示す充放電準備完了信号をＰＣＳ１４に送信する。
ステップＳ２１３において、ＰＣＳ１４は充放電準備完了信号を受信すると、充放電制御を開始する。具体的には、メインリレー２０を閉じて外部負荷１６への放電又は充電電源１８による充電処理を行う。
以上のように説明した本実施の形態に係るスイッチ制御システム１０においては、下記の効果を得ることができる。
本実施の形態に係るスイッチ制御システム１０は、図１に示すように、複数の電池セル１００を直列接続してなる電池パックＢ１〜Ｂｎを、各電池パックＢ１〜Ｂｎに対応して設置された個別リレー１１−１〜１１−ｎを介して相互に並列に接続してなる組電池１２のスイッチ制御システムである。
そして、スイッチ制御システム１０は、各電池パックＢ１〜Ｂｎに流れる電流（電流値Ｉ B1 、Ｉ B2 、・・Ｉ Bn ）を検出する電流センサ２４−１〜２４−ｎと、電流センサ２４−１〜２４−ｎにより検出された電流の時間微分値ｄＩB1／ｄｔ、ｄＩB2／ｄｔ、・・・ｄＩBn／ｄｔを算出する個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎと、組電池１２と外部負荷１６又は充電電源１８との開閉状態を切り替えるメインリレー２０と、を有する。
さらに、統合ＢＭＳ１３は個別リレー１１−１〜１１−ｎの開閉制御を行い、ＰＣＳ１４がメインリレー２０の開閉制御及び組電池１２に対する充放電制御を行う。
ＰＣＳ１４は、各個別リレー１１−１〜１１−ｎを閉塞した状態で組電池１２に対する充放電を行い、充放電を行った後にメインリレー２０を開放し、各個別リレー１１−１〜１１−ｎが接続されている電池パックＢ１〜Ｂｎで検出される電流値ＩB1、ＩB2、・・ＩBnの絶対値の最大の値｜Ｉmax｜が所定閾値αｔｈ以下で、且つこの電流の時間微分値ｄＩB1／ｄｔ、ｄＩB2／ｄｔ、・・・ｄＩBn／ｄｔの絶対値のうちの最大の値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定閾値βｔｈ以下である場合に、該個別リレー１１−１〜１１−ｎを開放する。
このように、電流値の絶対値の最大の値｜Ｉmax｜が所定閾値αth以下になるという条件に加えて、電流値の時間微分値の絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定閾値βth以下という条件を満たすことで、個別リレー１１−１〜１１−ｎを開放するようにしていることで、パック間電位差復帰が生じ得ない定常状態を確実に検知して、この定常状態で、個別リレー１１−１〜１１−ｎを開放することができる。これにより、次回の充放電時における個別リレー１１−１〜１１−ｎの閉塞時にパック間電位差復帰が生じることを防ぎ、突入電流の発生を確実に防止することができる。特に、上記定常状態を確実に検知できるので、充放電の停止時における個別リレー１１−１〜１１−ｎの閉塞タイミングを必要以上に遅らせることを防止できる。
なお、本実施の形態において、電流値の絶対値の最大の値｜Ｉmax｜の所定閾値αth及び電流値の時間微分値の絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜の所定閾値βthの定め方について特に限定されていないが、例えば、上述のＳＯＨセンサ２８−１〜２８−ｎにより検出される劣化度Ｄ1〜Ｄn、ＳＯＣセンサ３０−１〜３０−ｎにより検出される充電率ＣＲ1〜ＣＲn、及び温度センサ３１−１〜３１−ｎにより検出される電池温度Ｔ1〜Ｔn等のパラメータの一つ又は２つ以上を考慮して上記所定閾値αth及び所定閾値βthの具体的な値を決定するようにしても良い。
また、本実施の形態では、ＳＯＨセンサ２８−１〜２８−ｎ、ＳＯＣセンサ３０−１〜３０−ｎ、及び温度センサ３１−１〜３１−ｎは必須の構成ではないので、これらを省いてシステム全体の構成の簡素化を図るようにしても良い。
さらに、本実施の形態では、各個別リレー１１−１〜１１−ｎを閉塞した状態で組電池１２に対する充放電を行うことを想定しているが、各個別リレー１１−１〜１１−ｎの一部のみを用いて組電池１２に対する充放電を行う場合にも同様に適用することができる。この場合、個別リレー１１−１〜１１−ｎのうち、閉塞された一部の特定の個別リレーについて、それら特定の個別リレーに対応する電池パックの中においてのみ検出電流値の絶対値の最大値｜Ｉmax｜及び電流値の時間微分値の絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜を定義して、上記充放電終了シーケンスを行うようにしても良い。
（第２の実施の形態）
以下、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態に係るスイッチ制御システム１０では、統合ＢＭＳ１３は、電流の検出値ＩB1、ＩB2、・・ＩBnが一度０になった後であっても、電池パックＢ１〜Ｂｎ間におけるパック間電位差復帰が生じるかどうかを予測判定するパック間電位差復帰予測判定手段（モジュール間電位差復帰予測判定手段）として機能する。
そして、パック間電位差復帰予測判定手段によりパック間電位差復帰が生じないと予測された場合には、個別リレー１１−１〜１１−ｎが閉塞されている全ての電池パックＢ１〜Ｂｎに流れる電流値ＩB1、ＩB2、・・ＩBnの絶対値のうちの最大の値｜Ｉmax｜が所定閾値αｔｈ以下となった際に、電流の時間微分値の絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定閾値βｔｈ以下となったかどうかにかかわらず、個別リレー１１―１〜１１−ｎを開放する。
すなわち、パック間電位差復帰が生じるかどうかを予め予測判定してパック間電位差復帰が生じる可能性が実質的無いか又は極めて低いと判定できる場合には、電流の時間微分値の絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定閾値βｔｈ以下であるかどうかを判断するまでも無く、個別リレー１１−１〜１１−ｎを開放する。これにより、システムにおける演算負担を軽減することができる。以下では、パック間電位差復帰が生じるかどうかを予測判定する具体例を説明する。
図７は、パック間電位差復帰が生じるかどうかを予測判定するプロセスを含む充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。なお、上記図５に基づき説明した第１の実施の形態に係る処理と同様の要素には、同一のステップ番号を付し、状況に応じてその説明を省略する。
先ず、充放電終了シーケンスが開始されると、上記ステップＳ１０１及びステップＳ１０２と同様の処理が行われ、ステップＳ１００１に進む。
ステップＳ１００１において、統合ＢＭＳ１３は、各電池パックＢ１〜Ｂｎの電流センサ２４−１〜２４−ｎにより検出された電流値ＩB1（ｔ−Δｔ）、ＩB2（ｔ−Δｔ）、・・ＩBn（ｔ−Δｔ）を取得する。ここで、時刻ｔ−Δｔとはメインリレー２０が開放される所定時間前の時刻である。なお、取得された電流値ＩB1（ｔ−Δｔ）、ＩB2（ｔ−Δｔ）、・・ＩBn（ｔ−Δｔ）は、統合ＢＭＳ１３の図示しない記憶手段に記憶される。
そして、ステップＳ１００２において、統合ＢＭＳ１３は、電流値ＩB1（ｔ−Δｔ）、ＩB2（ｔ−Δｔ）、・・ＩBn（ｔ−Δｔ）相互の差の最大値ΔＩmax（ｔ−Δｔ）を算出して記憶手段に記憶させる。具体的に、ΔＩmax（ｔ−Δｔ）とは、電流値の絶対値｜ＩB1（ｔ−Δｔ）｜、｜ＩB2（ｔ−Δｔ）｜、・・｜ＩBn（ｔ−Δｔ）｜の中から選択される任意の２つについて、それらの相互差が最大となる値として定義される。このΔＩmax（ｔ−Δｔ）は上記記憶手段に記憶される。
そして、ステップＳ１０３において、メインリレー２０が開放され、ステップＳ１０４においてＰＣＳ１４から統合ＢＭＳ１３に充放電停止済信号に送信される。
次に、ステップＳ１００３において、統合ＢＭＳ１３は、各電池パックＢ１〜Ｂｎの電流値ＩB1（ｔ）、ＩB2（ｔ）、・・ＩBn（ｔ）を取得して、上記記憶手段に記憶する。この電流値ＩB1（ｔ）、ＩB2（ｔ）、・・ＩBn（ｔ）は、メインリレー２０の開放後の電流値である。
ここで、統合ＢＭＳ１３は、上記各電池パックＢ１〜Ｂｎの電流値ＩB1（ｔ）、ＩB2（ｔ）、・・ＩBn（ｔ）の各値の絶対値をとり、その最大値（以下、｜Ｉmax（ｔ）｜）を抽出し、上記記憶手段に記憶する。
ステップＳ１００４において、電流絶対値の最大値｜Ｉmax（ｔ）｜が所定の閾値αth以下であるかどうかが判定される。そして、電流絶対値の最大値｜Ｉmax（ｔ）｜が所定の閾値αthを越えていると判定されると、ステップＳ１００３に戻る。一方で、電流絶対値の最大値｜Ｉmax（ｔ）｜が所定の閾値αth以下であると判定されるとステップＳ１００５に進む。
ステップＳ１００５においては、統合ＢＭＳ１３は、上記記憶手段に記憶されたΔＩmax（ｔ−Δｔ）を読み出し、ΔＩmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値γthを超えているかどうかを判定する。ここで、ΔＩmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値γth以下ではないと判定されるとステップＳ１００６に進む。
ステップＳ１００６において、さらに、統合ＢＭＳ１３は、上記記憶手段から電流値ＩB1（ｔ）、ＩB2（ｔ）、・・ＩBn（ｔ）を読み出し、電流微分値ｄＩB1／ｄｔ（ｔ）、ｄＩB2／ｄｔ（ｔ）、・・・ｄＩBn／ｄｔ（ｔ）を算出するとともに、これら値の絶対値のうちの最大値（以下、｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜）を算出する。
ステップＳ１００７において、算出された電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max（ｔ）｜が所定の閾値βth以下であるかどうかが判定される。そして、電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max（ｔ）｜が所定の閾値βthを越えていると判定されると、ステップＳ１００２に戻る。一方で、電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定の閾値βth以下であると判定されるとステップＳ１０８に進み、以降の処理が行われる。
一方、上記ステップＳ１００５において、ΔＩmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値γth以下であると判定された場合には、ステップＳ１０８に進む。すなわち、これは、パック間電位差復帰が生じないと予測判定された場合である。この場合、電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max（ｔ）｜を算出する処理を行うこと無く、個別リレー１１−１〜１１−ｎが開放される。
以上、説明した本実施の形態に係るスイッチ制御システム１０によれば、電流絶対値の最大値｜Ｉmax（ｔ）｜が所定の閾値αth以下であり且つ、メインリレー２０の開放の所定時間前の各電池パックＢ１〜Ｂｎ間における電流値相互の差の最大値ΔＩmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値γth以下であれば、電流値の時間微分値の算出、及び時間微分値の閾値との大小比較を省略し、システムにおける演算負担の軽減を図っている。
特に、このようにメインリレー２０の開放の所定時間前の各電池パックＢ１〜Ｂｎ間における電流値相互の差の最大値ΔＩmax（ｔ−Δｔ）が非常に小さい場合には、各電池パックＢ１〜Ｂｎ間における素子としての性質にばらつきが少なく、各電池パックＢ１〜Ｂｎの固有の開放電圧ＯＣＶ1、ＯＣＶ2、・・・ＯＣＶnの相互差も小さく、結果として固有の開放電圧ＯＣＶ1、ＯＣＶ2、・・・ＯＣＶnと終止開放電圧ＯＣＶ∞との差も小さくなるものと考えられる。
したがって、必然的に、個別リレー１１−１〜１１−ｎの次回の閉塞時にこれらに負担をかけるほどのパック間電位差復帰が生じる可能性が低いので、この場合にはパック間電位差復帰を判定する電流値の時間微分値を用いた処理（ステップＳ１００６及びステップＳ１００７）を省略して、システムにおける演算負担を軽減し、その効率化を図ることができる。
さらに、以下では、パック間電位差復帰が生じるかどうかを予測判定するプロセスの第１の変形例、第２の変形例、又は第３の変形例を含む充放電終了シーケンスの流れについて説明する。
図８は、パック間電位差復帰が生じるかどうかを予測判定するプロセスの第１変形例を含む充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。なお、上記図５に基づき説明した第１の実施の形態に係る処理及び図７で説明した処理と同様の要素には、同一のステップ番号を付し、状況に応じてその説明を省略する。
先ず、充放電終了シーケンスが開始されると、上記ステップＳ１０１及びステップＳ１０２と同様の処理が行われ、ステップＳ１１０１に進む。
ステップＳ１１０１において、統合ＢＭＳ１３は、個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎから受信したＳＯＨセンサ２８−１〜２８−ｎで検出された劣化度Ｄ1（ｔ−Δｔ）、Ｄ2（ｔ−Δｔ）、・・・Ｄn（ｔ−Δｔ）を取得し、図示しない記憶手段に記憶させる。
そして、統合ＢＭＳ１３は、劣化度Ｄ1（ｔ−Δｔ）、Ｄ2（ｔ−Δｔ）、・・・Ｄn（ｔ−Δｔ）相互の差の最大値ΔＤmax（ｔ−Δｔ）を算出して記憶手段に記憶させる。
そして、ステップＳ１０３において、メインリレー２０が開放され、ステップＳ１０４においてＰＣＳ１４から統合ＢＭＳ１３に充放電停止済信号に送信される。さらに、上述したステップＳ１００３及びステップＳ１００４の処理が行われる。ステップＳ１００４において電流絶対値の最大値｜Ｉmax（ｔ）｜が所定の閾値αth以下であると判定されると、本変形例特有の処理であるステップＳ１１０５に進む。
ステップＳ１１０５においては、統合ＢＭＳ１３は、上記記憶手段に記憶された劣化度の相互差の最大値ΔＤmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値δthを超えているかどうかを判定する。ここで、劣化度の相互差の最大値ΔＤmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値δthを越えていると判定されるとステップＳ１００６に進む。すなわち、これは、パック間電位差復帰が生じると予測判定された場合である。そして、以降は上述したステップＳ１００６以下の工程が行われる。
一方、上記ステップＳ１１０５において、劣化度の相互差の最大値ΔＤmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値δth以下であると判定された場合には、ステップＳ１０８に進む。すなわち、これは、パック間電位差復帰が生じないと予測判定された場合である。この場合、電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max（ｔ）｜を算出する処理を行うこと無く、個別リレー１１−１〜１１−ｎが開放される。
本変形例に係るスイッチ制御システム１０によれば、電流絶対値の最大値｜Ｉmax（ｔ）｜が所定の閾値αth以下であり且つ、メインリレー２０の開放の所定時間前の各電池パックＢ１〜Ｂｎ間における劣化度の相互差の最大値ΔＤmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値δth以下である場合、すなわち、メインリレー２０の開放の所定時間前の劣化度の相互差の最大値ΔＤmax（ｔ−Δｔ）が非常に小さい場合には、各電池パックＢ１〜Ｂｎ間における素子の劣化状況にばらつきが少なく、それらの充電率や容量も比較的均一であると考えられる。
したがって、各電池パックＢ１〜Ｂｎ間の固有の開放電圧ＯＣＶ1、ＯＣＶ2、・・・ＯＣＶnの相互差も小さく、結果としてこれら固有の開放電圧ＯＣＶ1、ＯＣＶ2、・・・ＯＣＶnと終止開放電圧ＯＣＶ∞との差も小さくなるものと考えられる。
したがって、必然的に、個別リレー１１−１〜１１−ｎの次回の閉塞時にこれらに負担をかけるほどのパック間電位差復帰が生じる可能性が低いので、この場合にはパック間電位差復帰を判定する電流値の時間微分値を用いた処理（ステップＳ１００６及びステップＳ１００７）を省略して、システムにおける演算負担を軽減し、その効率化を図ることができる。
図９は、パック間電位差復帰が生じるかどうかを予測判定するプロセスの第２変形例を含む充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。なお、上記図５に基づき説明した第１の実施の形態に係る処理、及び図７で説明した処理と同様の要素には、同一のステップ番号を付し、状況に応じてその説明を省略する。
先ず、充放電終了シーケンスが開始されると、上記ステップＳ１０１及びステップＳ１０２と同様の処理が行われ、ステップＳ１２０１に進む。
ステップＳ１２０１において、統合ＢＭＳ１３は、個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎから受信した温度センサ３１−１〜３１−ｎで検出された電池温度Ｔ1（ｔ−Δｔ）、Ｔ2（ｔ−Δｔ）、・・・Ｔn（ｔ−Δｔ）を取得し、図示しない記憶手段に記憶させる。
そして、統合ＢＭＳ１３は、電池温度Ｔ1（ｔ−Δｔ）、Ｔ2（ｔ−Δｔ）、・・・Ｔn（ｔ−Δｔ）相互の差の最大値ΔＴmax（ｔ−Δｔ）を算出して記憶手段に記憶させる。
そして、ステップＳ１０３において、メインリレー２０が開放され、ステップＳ１０４においてＰＣＳ１４から統合ＢＭＳ１３に充放電停止済信号に送信される。さらに、上述したステップＳ１００３及びステップＳ１００４の処理が行われる。ステップＳ１００４において電流絶対値の最大値｜Ｉmax（ｔ）｜が所定の閾値αth以下であると判定されると、本変形例特有の処理であるステップＳ１２０５に進む。
ステップＳ１２０５においては、統合ＢＭＳ１３は、上記記憶手段に記憶された電池温度の相互差の最大値ΔＴmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値εthを超えているかどうかを判定する。ここで、電池温度の相互差の最大値ΔＴmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値εthを越えていると判定されるとステップＳ１００６に進む。すなわち、これは、パック間電位差復帰が生じると予測判定された場合である。そして、以降は上述したステップＳ１００６以下の工程が行われる。
一方、上記ステップＳ１２０５において、電池温度の相互差の最大値ΔＴmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値εth以下であると判定された場合には、ステップＳ１０８に進む。すなわち、これは、パック間電位差復帰が生じないと予測判定された場合である。この場合、電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max（ｔ）｜を算出する処理を行うこと無く、個別リレー１１−１〜１１−ｎが開放される。
本変形例に係るスイッチ制御システム１０によれば、電流絶対値の最大値｜Ｉmax（ｔ）｜が所定の閾値αth以下であり且つ、メインリレー２０の開放の所定時間前の各電池パックＢ１〜Ｂｎ間における電池温度の相互差の最大値ΔＴmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値εth以下である場合、すなわち、メインリレー２０の開放の所定時間前の電池温度の相互差の最大値ΔＴmax（ｔ−Δｔ）が非常に小さい場合には、各電池パックＢ１〜Ｂｎ間における素子の状態にばらつきが少なく、それらの充電率や容量も比較的均一であると考えられる。
したがって、各電池パックＢ１〜Ｂｎ間の固有の開放電圧ＯＣＶ1、ＯＣＶ2、・・・ＯＣＶnの相互差も小さく、結果としてこれら固有の開放電圧ＯＣＶ1、ＯＣＶ2、・・・ＯＣＶnと終止開放電圧ＯＣＶ∞との差も小さくなるものと考えられる。
したがって、必然的に、個別リレー１１−１〜１１−ｎの次回の閉塞時にこれらに負担をかけるほどのパック間電位差復帰が生じる可能性が低いので、この場合にはパック間電位差復帰を判定する電流値の時間微分値を用いた処理（ステップＳ１００６及びステップＳ１００７）を省略して、システムにおける演算負担を軽減し、その効率化を図ることができる。
図１０は、パック間電位差復帰が生じるかどうかを予測判定するプロセスの第３変形例を含む充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。なお、上記図５に基づき説明した第１の実施の形態に係る処理、及び図７で説明した処理と同様の要素には、同一のステップ番号を付し、状況に応じてその説明を省略する。
先ず、充放電終了シーケンスが開始されると、上記ステップＳ１０１及びステップＳ１０２と同様の処理が行われ、ステップＳ１２０１に進む。
ステップＳ１３０１において、統合ＢＭＳ１３は、個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎから受信した温度センサ３１−１〜３１−ｎで検出されたＳＯＣセンサ３０−１〜３０−ｎで検出された充電率ＣＲ1（ｔ−Δｔ）、ＣＲ2（ｔ−Δｔ）、・・・ＣＲn（ｔ−Δｔ）を取得し、図示しない記憶手段に記憶させる。
そして、統合ＢＭＳ１３は、充電率ＣＲ1（ｔ−Δｔ）、ＣＲ2（ｔ−Δｔ）、・・・ＣＲn（ｔ−Δｔ）相互の差の最大値ΔＣＲmax（ｔ−Δｔ）を算出して記憶手段に記憶させる。
そして、ステップＳ１０３において、メインリレー２０が開放され、ステップＳ１０４においてＰＣＳ１４から統合ＢＭＳ１３に充放電停止済信号に送信される。さらに、上述したステップＳ１００３及びステップＳ１００４の処理が行われる。ステップＳ１００４において電流絶対値の最大値｜Ｉmax（ｔ）｜が所定の閾値αth以下であると判定されると、本変形例特有の処理であるステップＳ１３０５に進む。
ステップＳ１３０５においては、統合ＢＭＳ１３は、上記記憶手段に記憶された充電率の相互差の最大値ΔＣＲmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値ηthを超えているかどうかを判定する。ここで、充電率の相互差の最大値ΔＣＲmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値ηthを越えていると判定されるとステップＳ１００６に進む。すなわち、これは、パック間電位差復帰が生じると予測判定された場合である。そして、以降は上述したステップＳ１００６以下の工程が行われる。
一方、上記ステップＳ１３０５において、充電率の相互差の最大値ΔＣＲmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値ηth以下であると判定された場合には、ステップＳ１０８に進む。すなわち、これは、パック間電位差復帰が生じないと予測判定された場合である。この場合、電流微分絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max（ｔ）｜を算出する処理を行うこと無く、個別リレー１１−１〜１１−ｎが開放される。
本変形例に係るスイッチ制御システム１０によれば、電流絶対値の最大値｜Ｉmax（ｔ）｜が所定の閾値αth以下であり且つ、メインリレー２０の開放の所定時間前の各電池パックＢ１〜Ｂｎ間における充電率の相互差の最大値ΔＣＲmax（ｔ−Δｔ）が所定閾値ηth以下である場合、すなわち、メインリレー２０の開放の所定時間前の充電率の相互差の最大値ΔＣＲmax（ｔ−Δｔ）が非常に小さい場合には、各電池パックＢ１〜Ｂｎ間における充電率のばらつきが少なくなる。
したがって、各電池パックＢ１〜Ｂｎ間の固有の開放電圧ＯＣＶ1、ＯＣＶ2、・・・ＯＣＶnの相互差も小さく、結果としてこれら固有の開放電圧ＯＣＶ1、ＯＣＶ2、・・・ＯＣＶnと終止開放電圧ＯＣＶ∞との差も小さくなるものと考えられる。
したがって、必然的に、個別リレー１１−１〜１１−ｎの次回の閉塞時にこれらに負担をかけるほどのパック間電位差復帰が生じる可能性が低いので、この場合にはパック間電位差復帰を判定する電流値の時間微分値を用いた処理（ステップＳ１００６及びステップＳ１００７）を省略して、システムにおける演算負担を軽減し、その効率化を図ることができる。
（第３の実施の形態）
以下、本発明に係る第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態では、充放電終了シーケンスにおいて、各電池パックＢ１〜Ｂｎの異常診断を行い、異常判定がなされた場合、電流の絶対値の閾値αth及び電流微分値の絶対値の閾値βthの値を変動させる処理を行う。
図１１は、第３実施形態に係る充放電終了シーケンスの流れを示したフローチャートである。なお、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４及びステップＳ１０５〜ステップＳ１０８については、上記図５に基づき説明した第１の実施の形態の場合と同様であるのでその説明を省略する。本実施の形態では、ステップＳ１０４以降において、特徴的な処理としてステップＳ２１０１〜ステップＳ２１０３が行われ、その後、ステップＳ１０５に進む。
ステップＳ２１０１において、統合ＢＭＳ１３により電池パックＢ１〜Ｂｎの異常診断が行われる。具体的には、各電池パックＢ１〜Ｂｎにおける個別ＢＭＳ３２−１〜３２−ｎを介して受信した、電流値ＩB1、ＩB2、・・ＩBn、劣化度Ｄ1、Ｄ2、・・・Ｄn、電池温度Ｔ1、Ｔ2、・・・Ｔn、及び充電率ＣＲ1、ＣＲ2、・・・ＣＲnに基づき、これらの値が通常の値と比較して所定値以上低いかどうか、或いは所定値以上高いかどうかの観点から異常の診断がなされる。なお、このような異常診断にかかる通常値と比較しうる所定値は、当業者が技術常識に照らして適宜選定し得るものであるので、その詳細な説明を省略する。
ステップＳ２１０２において、各電池パックＢ１〜Ｂｎのいずれかに異常があるかどうかの判定がなされる。異常が無いと判定されるとステップＳ１０５に進み、上したステップＳ１０６〜ステップＳ１０８の処理がなされる。一方で、異常があると判定されるとステップＳ２１０３に進む。
ステップＳ２１０３においては、上述の電流値の絶対値の最大値｜Ｉmax｜の閾値αth及び電流微分値の絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜の閾値βthを、それぞれαth＋Δα及びβth＋Δβに書き換える。すなわち、これら閾値の値を大きくする。そして、ステップＳ１０５に進む。
本実施の形態によれば、各電池パックＢ１〜Ｂｎのいずれかに異常が認められる場合に、
閾値αth及び閾値βthの値を大きくして電流値の絶対値の最大値｜Ｉmax｜及び電流微分値の絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が閾値以下の値をとりやすい状態とする。これにより、電池パックＢ１〜Ｂｎに異常が認められた場合には、個別リレー１１〜１〜１１ｎへの負担よりも異常状態の電池パックＢ１〜Ｂｎ相互に電流が流れる状態を防ぐことを優先して、個別リレー１１〜１〜１１−ｎを速やかに開放することができる。
なお、各電池パックＢ１〜Ｂｎのいずれかに異常が認められる場合に、その異常の認められる電池パックＢｋ（１≦ｋ≦ｎ）に対してのみ上記増加した閾値αth＋Δα及び閾値βth＋Δβを適用しても良い。例えば、異常の認められる電池パックＢｋの電流値の絶対値｜ＩBk｜が閾値αth＋Δα以下で且つ電池パックＢｋの電流値の微分値の絶対値｜（ｄＩ／ｄｔ）Bk｜が閾値βth＋Δβ以下となった場合に、該電池パックＢｋの個別リレー１１−ｋを優先的に開放するようにしても良い。この場合、他の電池パックＢ１〜Ｂｋ−１、Ｂｋ＋１〜Ｂｎに対しては第１の実施の形態で説明した通常の閾値αth及び閾値βthを用いた充電終了シーケンスを行う。
これにより、異常の発生した電池パックＢｋを用いることを防止しつつも、他の異常の発生していない電池パックＢ１〜Ｂｋ−１、及びＢｋ＋１〜Ｂｎは通常通り使用することができる。
なお、第３の実施の形態の充放電終了シーケンスでは、第１の実施の形態と同様の図５のステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理を行い、第３の実施の形態特有のステップＳ２１０１〜ステップＳ２１０３の処理を行い、その後、第１の実施の形態と同様の図５のステップＳ１０５〜ステップＳ１０８の処理を行っている。
しかしながら、これに限られず、第２実施の形態及び／又はその変形例１〜３に係る処理と組み合わせて良い。例えば、第２の実施の形態における図７のステップＳ１００１、ステップＳ１００２、ステップＳ１０３、及びステップＳ１０４を実行し、第３の実施の形態特有の図１１のステップＳ２１０１〜ステップＳ２１０３を経て、その後、図７のステップＳ１００３以降の処理を行うようにしても良い。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記第１〜第３の実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上記各実施の形態では、電流値ＩB1、ＩB2、・・ＩBnの絶対値の最大値｜Ｉmax｜及び電流微分値ｄＩB1／ｄｔ、ｄＩB2／ｄｔ、・・・ｄＩBn／ｄｔの絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜を、全ての電池パックＢ１〜Ｂｎの個別リレー１１−１〜１１ｎの開放を行うかどうかの指標として用いている。
しかしながら、例えば、電流値ＩB1、ＩB2、・・ＩBnの内の一部の電流値ＩBk、ＩBk+1、及びＩBk+2（ｋ＝１〜ｎ−２）の絶対値の最大値｜Ｉmax(k〜k+2)｜、並びにそれらの電流微分値ｄＩBk／ｄｔ、ｄＩBk+1／ｄｔ、及びｄＩBk+2／ｄｔの絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max(k〜k+2)｜を定義して、これら一部の電池パックＢｋ、Ｂｋ＋１、及びＢｋ＋２の個別リレー１１−ｋ、１１−ｋ＋１、及び１１−ｋ＋２の単位で開閉制御を行っても良い。これにより、充放電終了シーケンスにおける制御対象の電池パック数が少なく制御単位が小さくなるので、より細やかな制御が可能となる。
また、第２実施の形態及びその変形例の充放電終了シーケンスにおいて、所定時間前の電流値の相互差の最大値ΔＩmax（ｔ−Δｔ）、劣化度の相互差の最大値ΔＤmax、電池温度の相互差の最大値ΔＴmax、又は充電率の相互差の最大値ΔＣＲmaxが、それぞれの閾値以下であるかどうかを判定してパック間電位差復帰が起こるかどうかを予測判定している。すなわち、これらの値のいずれかをパック間電位差復帰の予測判定のためのパラメータとしている。
しかしながら、これらのうちのいずれか２つ以上を、パック間電位差復帰が起こるかどうかの予測判定のパラメータとして用いても良い。
１０ スイッチ制御システム
１１−１〜１１−ｎ 個別リレー
１２−１〜１２−ｎ 個別ＢＭＳ（電流微分値算出手段）
１３ 統合ＢＭＳ（モジュール間電位差復帰予測判定手段）
１４ ＰＣＳ（制御手段）
１６ 負荷
１８ 商用電源
２０ メインリレー（大元スイッチ）
２４ 電流センサ（電流検出手段）
２６ 電圧センサ
２８ ＳＯＨセンサ（劣化度検出手段）
３０ ＳＯＣセンサ（充電率検出手段）
３１ 温度センサ（温度検出手段）
３２ ＢＭＳ
１００ 電池セル（二次電池）
Ｂ１〜Ｂｎ 電池パック（電池モジュール）

Claims (8)

  1. 複数の電池モジュールを、該各電池モジュールに対応して設置された個別スイッチを介して相互に並列に接続してなる組電池のスイッチ制御システムであって、
    前記各電池モジュールに流れる電流を検出する電流検出手段と、
    前記電流検出手段により検出された電流の時間微分値を算出する電流微分値算出手段と、
    前記組電池と外部負荷又は充電電源との開閉状態を切り替える大元スイッチと、
    前記個別スイッチ及び前記大元スイッチの開閉と前記組電池に対する充放電を制御する制御手段と、を有し、
    前記制御手段は、
    前記個別スイッチのうちの少なくとも２つ以上を閉塞した状態で前記組電池に対する前記充放電を行い、
    前記充放電を行った後に前記大元スイッチを開放し、前記個別スイッチが閉塞されている前記各電池モジュールで検出される電流値の絶対値のうちの最大の値｜Ｉmax｜が所定閾値αth以下で、且つ前記電流値の時間微分値の絶対値のうちの最大の値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定閾値βth以下となった場合に、前記個別スイッチを開放することを特徴とするスイッチ制御システム。
  2. 請求項１に記載のスイッチ制御システムであって、
    前記電流検出手段による電流の検出値が一度０になった後であっても、前記各電池モジュール間に再度、電位差が生じるモジュール間電位差復帰が発生するかどうかを予測判定するモジュール間電位差復帰予測判定手段をさらに備え、
    前記モジュール間電位差復帰予測判定手段により、前記モジュール間電位差復帰が発生しないと予測判定された場合には、前記個別スイッチが閉塞されている全ての前記各電池モジュールに流れる電流値の絶対値のうちの最大の値｜Ｉmax｜が前記所定閾値αth以下となった際に、前記時間微分値の絶対値の最大値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定閾値βｔｈ以下となったかどうかにかかわらず、前記個別スイッチを開放することを特徴とするスイッチ制御システム。
  3. 請求項２に記載のスイッチ制御システムであって、
    前記モジュール間電位差復帰予測判定手段は、
    前記大元スイッチの開放の所定時間前における各電池モジュールの検出電流値相互の差の最大値が所定値より大きいときには前記モジュール間電位差復帰が生じると予測判定し、前記検出電流値相互の差の最大値が所定値以下であるときには前記モジュール間電位差復帰が生じないと予測判定することを特徴とするスイッチ制御システム。
  4. 請求項２に記載のスイッチ制御システムであって、
    前記各電池モジュールの劣化度を検出する劣化度検出手段をさらに有し、
    前記モジュール間電位差復帰予測判定手段は、
    前記大元スイッチの開放の所定時間前の前記各電池モジュール間における前記劣化度の差の最大値が所定値よりも大きいときには前記モジュール間電位差復帰が生じると予測判定し、前記劣化度の差の最大値が所定値よりも小さいときには、前記モジュール間電位差復帰が生じないと予測判定することを特徴とするスイッチ制御システム。
  5. 請求項２に記載のスイッチ制御システムであって、
    前記各電池モジュールの温度を検出する温度検出手段をさらに有し、
    前記モジュール間電位差復帰予測判定手段は、
    前記大元スイッチの開放の所定時間前における前記各電池モジュール間における温度の差の最大値が所定値よりも大きいときには前記モジュール間電位差復帰が生じると予測判定し、前記温度の差の最大値が所定値よりも小さいときには、前記モジュール間電位差復帰が生じないと予測判定することを特徴とするスイッチ制御システム。
  6. 請求項２に記載のスイッチ制御システムであって、
    前記各電池モジュールの充電率を検出する充電率検出手段をさらに有し、
    前記モジュール間電位差復帰予測判定手段は、
    前記大元スイッチの開放の所定時間前における前記各電池モジュール間における前記充電率の差の最大値が所定値よりも大きいときには、前記モジュール間電位差復帰が生じると予測判定し、前記充電率の差の最大値が所定値よりも小さいときには前記モジュール間電位差復帰が生じないと予測判定することを特徴とするスイッチ制御システム。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のスイッチ制御システムであって、
    前記個別スイッチを開放する前において前記各電池モジュールのいずれかに異常が発生した場合は、前記所定閾値αth及び前記所定閾値βthの値を大きくすることを特徴とするスイッチ制御システム。
  8. 複数の電池モジュールを、該各電池モジュールに対応して設置された個別スイッチを介して相互に並列に接続してなる組電池のスイッチ制御方法であって、
    前記個別スイッチのうちの少なくとも２つ以上を閉塞した状態で前記組電池に対する充放電を行い、
    前記充放電を行った後に、前記組電池と外部負荷又は充電電源との開閉状態を切り替える大元スイッチを開放し、
    前記個別スイッチが閉塞されている前記各電池モジュールに流れる電流値の絶対値のうちの最大の値｜Ｉmax｜が所定閾値αth以下で、且つ前記電流値の時間微分値の絶対値のうちの最大の値｜（ｄＩ／ｄｔ）max｜が所定閾値βth以下である場合に、前記個別スイッチを開放することを特徴とするスイッチ制御方法。
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