JP6561631B2 - 充電状態均等化装置、充電状態均等化方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車載バッテリを構成する複数の単電池の充電状態を均等化する充電状態均等化装置に関する。

プラグインハイブリッド車（PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（EV: Electric Vehicle）には、複数の単電池を直列接続してなるリチウムイオン電池等の車載バッテリが搭載されている。車載バッテリの充放電量は、車載バッテリを構成する各単電池の充電状態に依存する。具体的には、充電率が最も高い単電池が、車載バッテリの充電可能量を律する。車載バッテリの過充電を防ぐことにより、車載バッテリの劣化、発熱、発火の危険を防止する必要があるためである。また、充電率が最も低い単電池が、車載バッテリの放電可能量を律する。車載バッテリの過放電を防ぐことにより、車載バッテリの劣化を防止する必要があるためである。

充放電可能量を上昇させるために、各単電池の充電率のばらつきを抑える均等化処理が行われている。均等化処理は、一般的に車載バッテリの充放電が行われていない休止状態に行われる。各単電池の充電状態を正確に測定する必要があるためである。例えば、充電率が最も低い単電池の当該充電率を目標値として設定し、他の単電池の充電率が目標値に達するまで、各単電池を各別に順次放電させることによって均等化が実現される。ところが、このように目標値を設定すると、均等化処理が終了する前に車両が駆動し又は充電が開始された場合、均等化が十分に進行していない状態で均等化処理が中断されることがあった。
例えば、目標値が５０％、３つの単電池の充電率がそれぞれ５５％、５４％、５３％であったとする。第１の単電池の放電によって、充電率が５５％から５０％になったときに均等化処理が中断されると、たとえ第１の単電池の放電が進行していても、第２の単電池の充電率は依然として５４％のままであり、この状態で均等化処理が中断されることになる。この場合、充電率５４％の単電池によって、充電可能量が制限される。

かかる問題を解決する充電状態均等化装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に係る充電状態均等化装置は、均等化処理を継続することが可能な均等化継続可能時間を設定し、設定された均等化継続可能時間の長さに応じて、均等化の目標値である充電率を設定する。そして、充電状態均等化装置は、充電率が高い単電池から順次、目標値まで放電させることにより、均等化処理を実行する。均等化継続可能時間によって、目標値を調整する構成であるため、限られた時間内で効果的な均等化処理を実行することができる。

特許第４７６７２２０号公報

しかしながら、従来技術の均等化処理は各単電池の充電率を監視しながら行っている。単電池の充電率の測定は均等化処理を一時的に中断して行われるため、均等化処理に要する時間が長くなる傾向があり、充電状態の均等化処理を効率的に行うことができないという問題があった。

本願発明の目的は、各単電池の充電状態の監視が不要な放電計画を作成し、車載バッテリを構成する各単電池の均等化処理を効率的に実行することができる充電状態均等化装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る充電状態均等化装置は、複数の単電池を直列接続してなる車載バッテリの各単電池を各別に放電させる放電部を備え、各単電池の充電状態を均等化する充電状態均等化装置であって、各単電池の充電状態を特定する充電状態特定部と、該充電状態特定部にて特定された各単電池の充電状態に応じて、特定の放電可能時間を前記複数の単電池に配分することにより、少なくとも各単電池の放電時間を含む放電計画を作成する作成部と、該作成部にて作成した放電計画に基づいて、前記放電部による各単電池の放電を制御する制御部とを備える。

なお、本願は、このような特徴的な処理部を備える充電状態均等化装置として実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする充電状態均等化方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、充電状態均等化装置の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、充電状態均等化装置を含むその他のシステムとして実現したりすることができる。

上記によれば、各単電池の充電状態の監視が不要な放電計画を作成し、車載バッテリを構成する各単電池の均等化処理を効率的に実行することができる充電状態均等化装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態１に係る充電状態均等化装置の構成例を示すブロック図である。 単電池特性記憶部が記憶するテーブルの一例を示す概念図である。 充電率特性記憶部が記憶する情報の一例を示す概念図である。 ユーザ停車時間記憶部が記憶する情報の一例を示す概念図である。 施設停車時間記憶部が記憶するテーブルの一例を示す概念図である。 均等化処理の処理手順を示すフローチャートである。 停車時間の推定に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 充電状態の特定に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 放電計画の作成に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 放電可能時間が十分であるときの放電計画の一例を示す概念図である。 放電可能時間が不十分であるときの放電計画の一例を示す概念図である。 放電制御に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本発明の一態様に係る充電状態均等化装置は、複数の単電池を直列接続してなる車載バッテリの各単電池を各別に放電させる放電部を備え、各単電池の充電状態を均等化する充電状態均等化装置であって、各単電池の充電状態を特定する充電状態特定部と、該充電状態特定部にて特定された各単電池の充電状態に応じて、特定の放電可能時間を前記複数の単電池に配分することにより、少なくとも各単電池の放電時間を含む放電計画を作成する作成部と、該作成部にて作成した放電計画に基づいて、前記放電部による各単電池の放電を制御する制御部とを備える。

本態様にあっては、充電状態特定部が各単電池の充電状態を特定する。ここで行われる充電状態の特定は、均等化処理のための放電計画を作成するためのものである。そして、作成部は、充電状態特定部によって特定された各単電池の充電状態に応じた放電計画を作成する。放電計画は、特定の充電状態を目標値を設定するものでは無く、各単電池に配分された放電時間によって構成されている。そして、制御部は、放電計画に基づいて、各単電池を放電させる。放電計画は、充電状態を目標値としていないため、各単電池の充電状態を監視するために均等化処理を中断させる必要が無い。従って、均等化処理を効率的に実行することができる。

（２）前記車載バッテリを搭載した車両が停車する位置及び停車する時間を対応付けて記憶する記憶部と、前記車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、該位置情報取得部にて取得した位置情報、前記記憶部が記憶する情報に基づいて、前記放電可能時間を推定する推定部とを備える構成が好ましい。

本態様にあっては、記憶部は、車両が停車する位置と、該位置で車両が停車する時間とを対応付けて記憶している。例えば、記憶部は車両の停車履歴、つまり過去に車両が停車した位置と、そのときの停車時間とを対応付けて記憶している。なお、記憶部は一般的な傾向としての車両の停車位置及び停車時間を記憶するものであっても良い。位置情報取得部が取得する位置情報は、現在の車両の位置を示している。推定部は、現在の車両の位置情報と、記憶部が記憶する情報とに基づいて、車載バッテリの充放電が継続的に停止されるであろう放電可能時間を推定することができる。

（３）前記車載バッテリを搭載した車両が停車する位置、停車する時間帯及び停車する時間を対応付けて記憶する記憶部と、前記車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、時計部と、前記位置情報取得部にて取得した位置情報、前記時計部の時刻情報、前記記憶部が記憶する情報に基づいて、前記放電可能時間を推定する推定部とを備える構成が好ましい。

本態様にあっては、記憶部は、車両が停車する位置と、停車した時間帯と、該位置及び時間帯で車両が停車する時間とを対応付けて記憶している。例えば、記憶部は車両の停車履歴、つまり過去に車両が停車した位置と、停車したときの時間帯と、そのときの停車時間とを対応付けて記憶している。なお、記憶部は一般的な傾向としての車両の停車位置、停車時間帯及び停車時間を記憶するものであっても良い。位置情報取得部が取得する位置情報は、現在の車両の位置を示している。推定部は、現在の車両の位置情報と、現在の時刻情報と、記憶部が記憶する情報とに基づいて、車載バッテリの充放電が継続的に停止されるであろう放電可能時間を推定することができる。

（４）前記車載バッテリを搭載した車両が停車する施設の種類及び該施設に停車する時間を対応付けて記憶する記憶部と、前記車両が位置する施設の種類を示す施設情報を取得する施設情報取得部と、該施設情報取得部にて取得した施設情報、前記記憶部が記憶する情報に基づいて、前記放電可能時間を推定する推定部とを備える構成が好ましい。

本態様にあっては、記憶部は、車両が停車する施設の種類と、該施設に車両が停車する時間とを対応付けて記憶している。記憶部は一般的な傾向として、当該種類の施設に車両が停車する時間を記憶しても良いし、車両の停車履歴として当該種類の施設に車両が停車する時間を記憶しても良い。施設情報取得部は、車両が現在位置する施設の種類を示している。推定部は、車両が現在位置する施設を示す施設情報と、記憶部が記憶する情報とに基づいて、車載バッテリの充放電が継続的に停止されるであろう放電可能時間を推定することができる。

（５）前記作成部は、前記放電可能時間にて放電が可能な最大放電量を算出する最大放電量算出部と、充電量又は充電率が最小の単電池と、他の単電池との充電量又は充電率の差分をそれぞれ算出する差分算出部と、該差分算出部にて算出した差分の和に対応する総放電量を算出する放電量算出部と、前記最大放電量算出部にて算出した最大放電量及び前記放電量算出部にて算出した総放電量を比較する比較部と、前記最大放電量算出部にて算出した最大放電量が前記放電量算出部にて算出した総放電量以上である場合、前記他の単電池に係る差分に応じた放電量を放電するために必要な放電時間を算出する放電時間算出部と、前記最大放電量算出部にて算出した最大放電量が前記放電量算出部にて算出した総放電量未満である場合、前記他の単電池に係る差分に対応する比率で前記放電可能時間を配分する配分部とを備える構成が好ましい。

本態様にあっては、均等化処理を継続的に実行することができる放電可能時間が短い場合、配分部は、充電量又は充電率が最小の単電池と、他の単電池との充電量又は充電率の差分に対応する比率で、各単電池に前記放電可能時間を配分する。このように放電可能時間を配分して得られる放電計画によれば、各単電池のばらつきを全体的に抑えるようにして均等化処理を進めることができる（図１１参照）。
従って、特定の目標値を設定して各単電池を放電させる構成に比べて、放電可能時間が経過する前に均等化処理が中断された場合、各単電池の充電状態のばらつきを効果的に抑えた状態で均等化処理を終了することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る充電状態均等化装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は、本発明の実施形態１に係る充電状態均等化装置２の構成例を示すブロック図である。充電状態均等化装置２は、複数の単電池１０を直列接続してなる車載バッテリ１に設けられており、複数の単電池１０を各別に放電させることによって、各単電池１０の充電状態を均等化する処理を行う。車載バッテリ１は、例えばリチウムイオン電池である。
なお、リチウムイオン電池は一例であり、ニッケル水素電池、コンデンサ、その他のキャパシタを車載バッテリ１として構成しても良い。
車載バッテリ１は、図示しない発電機、車両を駆動するモータ、車内灯、パワーウィンド等の車載負荷に接続されている。発電機は、ガソリンエンジンによって駆動し、発電する。発電機から車載バッテリ１に電力が供給され、車載バッテリ１の充電が行われる。車載負荷は、車載バッテリ１に蓄えられた電力にて駆動する。

充電状態均等化装置２は、複数の単電池１０を各別に放電させる放電部２０と、車載バッテリ１の温度を検出する複数の温度検出部２１と、各単電池１０の電圧を検出する複数の電圧検出部２２と、車載バッテリ１の電流を検出する電流検出部２３と、マルチプレクサ２４とを備える。また、バッテリ制御装置は、放電部２０及びマルチプレクサ２４の動作を制御する制御部２５を備える。

放電部２０は各単電池１０にそれぞれ設けられている。放電部２０は、直列接続された放電スイッチ２０ａと、定電流回路２０ｂとを備える。放電スイッチ２０ａの一端部は単電池１０の正極に接続され、放電スイッチ２０ａの他端部は定電流回路２０ｂの一端部に接続されている。定電流回路２０ｂの他端部は単電池１０の負極に接続されている。放電スイッチ２０ａのオンオフは制御部２５によって制御される。

各温度検出部２１は、例えば、サーミスタ２１ａ及び比較回路２１ｂを備える。各温度検出部２１のサーミスタ２１ａは、それぞれ車載バッテリ１の所定箇所に配されている。比較回路２１ｂは、サーミスタ２１ａの両端電圧を比較し、該所定箇所の温度に応じた信号をマルチプレクサ２４へ出力する。作図の便宜上、サーミスタ２１ａ及び比較回路２１ｂの接続状態を簡略化して図示しているが、サーミスタ２１ａには定電圧電源に接続されており、比較回路２１ｂの２つの入力端子には、サーミスタ２１ａの各端部の電圧がそれぞれ入力されている。

各電圧検出部２２は、例えば、車載バッテリ１を構成する各単電池１０の両端電圧を比較し、該単電池１０の電圧に応じた信号をマルチプレクサ２４へ出力する比較回路を備える。作図の便宜上、単電池１０及び比較回路の接続状態を簡略化して図示しているが、比較回路の２つの入力端子には、単電池１０の正極及び負極の電圧がそれぞれ入力されている。

電流検出部２３は、例えば、車載バッテリ１の電流を検出するための電流検出素子２３ａと、該電流検出素子２３ａの両端電圧を比較し、車載バッテリ１の電流に応じた信号をマルチプレクサ２４へ出力する比較回路２３ｂとを備える。電流検出素子２３ａは、例えば車載バッテリ１に直接接続されたシャント抵抗である。作図の便宜上、シャント抵抗及び比較回路２３ｂの接続状態を簡略化して図示しているが、比較回路２３ｂの２つの入力端子には、シャント抵抗の各端部の電圧がそれぞれ入力されている。

マルチプレクサ２４には、複数の温度検出部２１、複数の電圧検出部２２及び電流検出部２３からそれぞれ出力された信号が入力する。マルチプレクサ２４の動作は、制御部２５によって制御される。マルチプレクサ２４は、入力した信号の内、制御部２５の制御に従って一の信号を選択し、選択された一の信号を制御部２５へ出力する。

制御部２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、タイマ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。制御部２５の入出力インタフェースには、マルチプレクサ２４、時刻を計時する時計部２６及び取得部２７が接続されている。
制御部２５は、車載バッテリ１の温度、電流及び各単電池１０の電圧に対応する信号の内、一の信号の出力を指示する選択信号をマルチプレクサ２４へ出力する。マルチプレクサ２４は、制御部２５から出力された選択信号に基づいて、入力する複数の信号の内一の信号を選択し、選択された信号を制御部２５へ出力する。制御部２５は、マルチプレクサ２４から出力され、入力した信号をデジタルデータにＡＤ変換することによって、車載バッテリ１の温度、電流、各単電池１０の電圧を示すデジタルデータを取得する。

取得部２７は、車載バッテリ１及び充電状態均等化装置２が搭載された車両の位置を示す位置情報、車両が位置する施設の種類を示す施設情報を取得する通信回路である。例えば、取得部２７は、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）等の通信プロトコルに従って、カーナビゲーション装置との間でデータを送受信する。カーナビゲーション装置は、車両の位置情報及び施設情報を充電状態均等化装置２へ送信する通信機を備える。取得部２７は、前記カーナビゲーション装置から送信された位置情報及び施設情報を取得する。

また、制御部２５は、単電池特性記憶部２５ａ、充電率特性記憶部２５ｂ、ユーザ停車時間記憶部２５ｃ及び施設停車時間記憶部２５ｄを備える。

図２は、単電池特性記憶部２５ａが記憶するテーブルの一例を示す概念図である。単電池特性記憶部２５ａは、車載バッテリ１を構成する各単電池１０を示す単電池番号と、満充電容量と、放電部２０によって単電池１０が放電する際に流れる電流の値と、各単電池１０に対応する充電率特性を示す充電率特性ＩＤとを対応付けて記憶している。本実施形態においては、放電部２０によって各単電池１０に流れる電流は、各単電池１０で同一であるものとして説明する。放電部２０によって単電池１０に流れる電流の値を、所定均等化電流値と呼ぶ。

図３は、充電率特性記憶部２５ｂが記憶する充電率特性の一例を示す概念図である。充電率特性記憶部２５ｂは、単電池１０の充電率と、該単電池１０の開放電圧との関係を示した充電率特性を記憶している。図３は、ある温度における一つの単電池１０の充電率特性を示しているが、開放電圧と、充電率との関係は車載バッテリ１の温度及び単電池１０毎に異なり、充電率特性記憶部２５ｂは、複数の温度及び単電池１０毎に充電率特性を記憶している。各単電池１０の充電率特性は、充電率特性ＩＤに関連付けられており、制御部２５は、単電池特性記憶部２５ａが記憶する情報から各単電池１０の充電率特性ＩＤを特定し、該充電率特性ＩＤに基づいて、各単電池１０の充電率特性の情報を充電率特性記憶部２５ｂから読み出すことができる。

図４は、ユーザ停車時間記憶部２５ｃが記憶する情報の一例を示す概念図である。ユーザ停車時間記憶部２５ｃは、車両が停車した時の時間帯と、車両の停車位置と、継続的に車両が停車した停車時間の平均値とを対応付けて記憶する。時間帯は、２４時間を所定の時間間隔、例えば３０分毎に区分して得られるものである。停車位置は、例えば緯度及び経度によって表される。
制御部２５は、取得部２７にて取得した車両の位置情報と、時計部２６から得られる時刻情報とを用いて、車両の移動状態及び停止状態を認識することができ、車両が停車した時間帯、停車位置、及び停車時間の平均値を求め、ユーザ停車時間記憶部２５ｃに格納する。

図５は、施設停車時間記憶部２５ｄが記憶するテーブルの一例を示す概念図である。施設停車時間記憶部２５ｄは、車両が停車した位置にある施設と、該施設に車両が継続的に停車する停車時間とを対応付けて記憶する。

図６は、均等化処理の処理手順を示すフローチャートである。制御部２５は、現在の車両の位置及び時刻に基づいて、車両が継続的に停車すると予想される停車時間を推定する（ステップＳ１１）。停車時間は、均等化処理を実行することができる放電可能時間に対応する。

次いで制御部２５は、各単電池１０の充電状態を特定し（ステップＳ１２）、均等化処理のための放電計画を作成する（ステップＳ１３）。そして、制御部２５は作成した放電計画に基づいて、放電部２０による各単電池１０の放電を制御する（ステップＳ１４）。放電計画に従って均等化処理を終えた制御部２５は、再び各単電池１０の充電状態を特定し（ステップＳ１５）、各単電池１０の充電状態の微調整が必要か否かを判定する（ステップＳ１６）。具体的には、各単電池１０の充電率又は充電量の差分が所定値未満であるか否かを判定する。微調整が不要であると判定した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、制御部２５は処理を終える。微調整が必要であると判定した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、制御部２５は、充電率又は充電量の差分が所定値未満になるように各単電池１０の放電を制御し（ステップＳ１７）、処理を終える。

図７は、停車時間の推定に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１１において、制御部２５は以下の処理を実行する。制御部２５は、取得部２７にて車両の位置情報を取得する（ステップＳ３１）。また、制御部２５は、取得部２７にて車両が位置する施設情報を取得する（ステップＳ３２）。なお、ステップＳ３１を実行する制御部２５及び取得部２７は位置情報取得部として機能する。また、ステップＳ３２を実行する制御部２５及び取得部２７は施設情報取得部として機能する。

次いで、制御部２５は、時計部２６から時刻情報を取得する（ステップＳ３３）。そして、制御部２５は、ユーザの停車履歴に基づいて、放電可能時間を推定する（ステップＳ３４）。具体的には、制御部２５は、現在の車両の位置及び時刻に対応する平均停車時間をユーザ停車時間記憶部２５ｃから読み出し、読み出された該平均停車時間を放電可能時間とする。

次いで、制御部２５は、放電可能時間を推定できたか否かを判定する（ステップＳ３５）。推定できたと判定した場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、制御部２５は、処理を終える。放電可能時間を推定できていないと判定した場合（ステップＳ３５：ＮＯ）、制御部２５は、車両が停車した施設の種類に基づいて、放電可能時間を推定し（ステップＳ３６）、処理を終える。例えば、制御部２５は、ステップＳ３２にて取得した施設情報が示す施設の種類に対応する停車時間を、施設停車時間記憶部２５ｄから読み出し、読み出された停車時間を放電可能時間とする。

図８は、充電状態の特定に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１２又はステップＳ１５において、制御部２５は以下の処理を実行する。制御部２５は、電圧検出部２２にて各単電池１０の電圧を検出する（ステップＳ５１）。また、制御部２５は、温度検出部２１にて車載バッテリ１の温度を検出する（ステップＳ５２）。次いで、制御部２５は、各単電池１０の充電率又は充電量を特定する（ステップＳ５３）。具体的には、制御部２５は、各単電池１０の電圧及び温度に対応する充電率特性を充電率特性記憶部２５ｂから読み出し、読み出された充電率特性と、単電池１０の電圧とに基づいて、該単電池１０の充電率を特定することができる。また、各単電池１０の充電容量を単電池特性記憶部２５ａから読み出し、読み出された充電容量と、充電率とを乗算することによって充電量を算出することができる。
なお、制御部２５は、充電率又は充電量のいずれかを特定すれば良い。つまり、制御部２５は、充電率を均等化する場合、制御部２５は充電率を特定し、充電量を均等化する場合、制御部２５は充電量を特定する。

次いで、制御部２５は、充電率又は充電量が最小の単電池１０を特定する（ステップＳ５４）。そして、制御部２５は、充電率又は充電量が最小の単電池１０と、他の単電池１０との充電率又は充電量との差分を算出し（ステップＳ５５）、処理を終える。

図９は、放電計画の作成に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１３において、制御部２５は以下の処理を実行する。制御部２５は、ステップＳ１１にて推定された放電可能時間で放電可能な最大放電量Ｄｍａｘを算出する（ステップＳ７１）。具体的には、制御部２５は、ステップＳ１１にて推定された放電可能時間に、所定均等化電流値を乗算することによって、最大放電量Ｄｍａｘを算出することができる（ステップＳ７１）。

次いで、制御部２５は、各単電池１０の均等化処理に必要な総放電量Ｄを算出する（ステップＳ７２）。
具体的には、充電率を均等化したい場合、制御部２５は、充電率が最小の単電池１０と、他の単電池１０との充電率の差分に、該他の単電池の満充電量を乗算することによって、均等化処理に必要な前記他の単電池の放電量を算出する。そして、制御部２５は、複
数の他の単電池１０それぞれの放電量を加算することによって、総放電量Ｄを算出する。
充電量を均等化したい場合、制御部２５は、充電量が最小の単電池１０と、複数の他の単電池１０との充電量の差分を加算することによって、総放電量Ｄを算出する。

次いで、制御部２５は、最大放電量Ｄｍａｘが総放電量Ｄ以上であるか否かを判定する（ステップＳ７３）。最大放電量Ｄｍａｘが総放電量Ｄ以上であると判定した場合（ステップＳ７３：ＹＥＳ）、制御部２５は、各単電池１０に係る差分に対応する充電量を所定均等化電流にて除算することによって、均等化処理に必要な各単電池１０の放電時間を求める（ステップＳ７４）。
具体的には、充電率を均等化する場合、制御部２５は、最小の充電率に所定値を加算した充電率と、充電率が非最小である他の単電池１０の充電率との差分に、該他の単電池１０の満充電量を乗算する。そして、制御部２５は、乗算して得た値を所定均等化電流にて除算することによって、均等化処理に必要な前記他の各単電池１０の放電時間を求める。
充電量を均等化する場合、制御部２５は、最小の充電量に所定値を加算した充電量と、充電量が非最小である他の単電池１０の充電量との差分を所定均等化電流にて除算することによって、均等化処理に必要な前記他の各単電池１０の放電時間を求める。
なお、ここで加算される所定値はマージンであり、他の単電池１０の放電が進行し過ぎて、充電率が前記最小の充電率よりも低くなってしまうことを防止するためのものである。所定値は例えば３０ｍＶである。

最大放電量Ｄｍａｘが総放電量Ｄ未満であると判定した場合（ステップＳ７３：ＮＯ）、制御部２５は、各単電池１０に係る差分に対応する比率で放電可能時間を配分することによって、均等化処理に必要な各単電池１０の放電時間を求める（ステップＳ７５）。
具体的には、充電率を均等化する場合、制御部２５は、最小の充電率に所定値を加算した充電率と、充電率が非最小の単電池１０の充電率との差分を算出し、各単電池１０の差分の比率を算出する。次いで、制御部２５は、各単電池の前記差分に満充電量を乗算し、乗算して得た値の比率を算出する。そして、制御部２５は、放電可能時間を、各単電池１０の前記比率にて配分する。
充電量を均等化する場合、制御部２５は、最小の充電量に所定値を加算した充電量と、充電量が非最小の単電池１０の充電量との差分を算出し、各単電池１０の差分の比率を算出する。そして、制御部２５は、放電可能時間を、各単電池１０の前記比率にて配分すると良い。

ステップＳ７４又はステップＳ７５の処理を終えた制御部２５は、各単電池１０の放電順序を決定し（ステップＳ７６）、処理を終える。例えば、制御部２５は、充電率又は充電量が最小の単電池１０と、他の単電池１０との充電率又は充電量との差分が大きい単電池１０から順に放電を行うように、放電順序を決定すれば良い。

図１０は、放電可能時間が十分であるときの放電計画の一例を示す概念図である。つまり、ステップＳ７４の処理で算出される放電計画を示す概念図である。横軸は時間、縦軸は各単電池１０の充電率を示している。ここでは、４つの単電池１０を直列して車載バッテリ１が構成されている例を説明する。また、４つの単電池１０の満充電量が等しく、充電率を均等化するものとして説明する。図１０中、「単電池Ｘ」、「単電池Ｙ」、「単電池Ｚ」及び「単電池Ｍ」は、４つの単電池１０それぞれの充電率を示している。特に「単電池Ｍ」は、充電率が最も低い単電池１０の充電率を示している。

放電可能時間が十分長い場合、制御部２５は、図１０に示すように、「単電池Ｘ」、「単電池Ｙ」及び「単電池Ｚ」それぞれの充電率が、最小の充電率よりも所定値だけ高い充電率（以下、目標充電率と呼ぶ。）になるまで各単電池１０が放電するように放電計画を作成する。具体的には、単電池Ｘの放電時間は、目標充電率と、単電池Ｘの充電率との差分に満充電量を乗算し、乗算して得た値を所定均等化電流値で除算して得られる時間である。同様にして、単電池Ｙ及び単電池Ｚの放電時間は、目標充電率と、単電池Ｙ及び単電池Ｚの充電率との差分に満充電量を乗算し、乗算して得た値を所定均等化電流値で除算して得られる時間である。

図１１は、放電可能時間が不十分であるときの放電計画の一例を示す概念図である。つまり、ステップＳ７５の処理で算出される放電計画を示す概念図である。放電時間が不十分である場合、各単電池１０の充電率が目標充電率になるまで放電させることはできない。そこで、図１１に示すように、各単電池１０の充電率と、目標充電率との差分に比例するように放電可能時間を配分することによって、放電計画を作成する。
具体的には、単電池Ｘ，Ｙ，Ｚの充電率と、目標充電率との差分をそれぞれ、差分ｘ、差分ｙ、差分ｚ、各単電池Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの放電時間をＴ１，Ｔ２，Ｔ３とした場合、下記式（１）及び（２）を満たすように各単電池１０の放電時間を算出する。
差分ｘ／Ｔ１＝差分ｙ／Ｔ２＝差分ｚ／Ｔ３…（１）
放電可能時間＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３…（２）

なお、各単電池１０の満充電量が異なる場合、各単電池Ｘ，Ｙ，Ｚの満充電量をそれぞれ、Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍとすると、下記式（３）及び（４）を満たすように各単電池１０の放電時間を算出する。
差分ｘ・Ｘｍ／Ｔ１＝差分ｙ・Ｙｍ／Ｔ２＝差分ｚ・Ｚｍ／Ｔ３…（３）
放電可能時間＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３…（４）

図１２は、放電制御に係るサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１４において、制御部２５は以下の処理を実行する。制御部２５は、作成された放電計画に従って、一の単電池１０の放電スイッチ２０ａをオンにし、該単電池１０の放電を開始させる（ステップＳ９１）。そして、制御部２５は、タイマにて計時を開始し（ステップＳ９２）、放電計画が示す前記単電池１０の放電時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ９３）。放電計画が示す放電時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ９３：ＮＯ）、制御部２５は処理をステップＳ９２へ戻し、単電池１０の放電を継続させる。放電計画が示す放電時間が経過したと判定した場合（ステップＳ９３：ＹＥＳ）、制御部２５は、放電スイッチ２０ａをオフにし、放電を停止させる（ステップＳ９４）。

次いで、制御部２５は、放電計画に従った均等化処理を終了したか否かを判定する（ステップＳ９５）。均等化処理を終了したと判定した場合（ステップＳ９５：ＹＥＳ）、制御部２５は処理を終える。均等化処理を終了していないと判定した場合（ステップＳ９５：ＮＯ）、制御部２５は、処理をステップＳ９１へ戻し、他の単電池１０の放電処理を行う。

このように構成された充電状態均等化装置２によれば、各単電池１０の充電状態の監視が不要な放電計画を作成し、車載バッテリ１を構成する各単電池１０の均等化処理を効率的に実行することができる。

また、本実施形態によれば、ユーザの車両停車履歴を用いて、車両が停車し、継続的に均等化処理が可能な放電可能時間を推定することができる。従って、より的確に車載バッテリ１の均等化処理を実行することができる。

特に、本実施形態によれば、ユーザ停車時間記憶部２５ｃは、停車した車両の位置、停車した時の時間帯と、車両の停車時間とを対応付けて記憶している。従って、制御部２５は、車両が停車した位置及び時間帯を考慮して、車両が停車し、継続的に均等化処理が可能な放電可能時間を推定することができる。よって、より的確に車載バッテリ１の均等化処理を実行することができる。

更に、本実施形態によれば、車両が停車した位置の施設の種類に基づいて、車両が停車し、継続的に均等化処理が可能な放電可能時間を推定することができる。従って、ユーザの停車履歴の情報が無くても、的確に車載バッテリ１の均等化処理を実行することができる。

更にまた、本実施形態によれば、各単電池に係る充電率又は充電量の差分の比率に応じて、放電可能時間を配分する構成であるため、たとえ均等化処理が中断されても各単電池１０の充電状態のばらつきを効果的に抑えた状態で均等化処理を終了することができる。

（変形例１）
なお、本実施形態によれば、ステップＳ７６において、各単電池１０を１回ずつ放電させるように放電順序を決定する例を説明したが、各単電池１０を複数回に分けて順次放電させるように放電順序を決定しても良い。例えば、３つの単電池Ｘ、単電池Ｙ、単電池Ｚを放電させる場合、Ｘ、Ｙ、Ｚの順で１巡にて単電池１０を放電させても良いし、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｘ、Ｙ、Ｚの順で２巡にて単電池１０を放電させても良い。もちろん、３回以上、複数巡にわたって複数の単電池１０を放電させるようにしても良い。

（変形例２）
また、本実施形態では、放電可能時間を推定する構成を説明したが、放電可能時間を推定値では無く、固定値の所定時間として、放電計画を作成し、均等化処理を実行しても良い。

（変形例３）
更に、本実施形態では、車両の停車履歴情報を用いて放電可能時間を推定する処理と、車両が停車した位置の施設の種類に基づいて放電可能時間を推定する処理との双方を行える構成を説明したが、言うまでもなく、いずれか一方の処理を実行するように構成しても良い。

１ 車載バッテリ
２ 充電状態均等化装置
１０ 単電池
２０ 放電部
２０ａ 放電スイッチ
２０ｂ 定電流回路
２１ 温度検出部
２１ａ サーミスタ
２２ 電圧検出部
２３ 電流検出部
２３ａ 電流検出素子
２４ マルチプレクサ
２５ 制御部
２５ａ 単電池特性記憶部
２５ｂ 充電率特性記憶部
２５ｃ ユーザ停車時間記憶部
２５ｄ 施設停車時間記憶部
２６ 時計部
２７ 取得部

Claims (7)

1. 複数の単電池を直列接続してなる車載バッテリの各単電池を各別に放電させる放電部を備え、各単電池の充電状態を均等化する充電状態均等化装置であって、
   各単電池の充電状態を特定する充電状態特定部と、
   該充電状態特定部にて特定された各単電池の充電状態に応じて、特定の放電可能時間を前記複数の単電池に配分することにより、少なくとも各単電池の放電時間を含む放電計画を作成する作成部と、
   該作成部にて作成した放電計画に基づいて、前記放電部による各単電池の放電を制御する制御部と
   を備え、
   前記作成部は、
   充電量又は充電率が最小の単電池と、他の単電池との差分に対応する比率で前記放電可能時間を前記複数の単電池に配分する配分部を備える
   充電状態均等化装置。
2. 前記車載バッテリを搭載した車両が停車する位置及び停車する時間を対応付けて記憶する記憶部と、
   前記車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
   該位置情報取得部にて取得した位置情報、前記記憶部が記憶する情報に基づいて、前記放電可能時間を推定する推定部と
   を備える請求項１に記載の充電状態均等化装置。
3. 前記車載バッテリを搭載した車両が停車する位置、停車する時間帯及び停車する時間を対応付けて記憶する記憶部と、
   前記車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
   時計部と、
   前記位置情報取得部にて取得した位置情報、前記時計部の時刻情報、前記記憶部が記憶する情報に基づいて、前記放電可能時間を推定する推定部と
   を備える請求項１に記載の充電状態均等化装置。
4. 前記車載バッテリを搭載した車両が停車する施設の種類及び該施設に停車する時間を対応付けて記憶する記憶部と、
   前記車両が位置する施設の種類を示す施設情報を取得する施設情報取得部と、
   該施設情報取得部にて取得した施設情報、前記記憶部が記憶する情報に基づいて、前記放電可能時間を推定する推定部と
   を備える請求項１に記載の充電状態均等化装置。
5. 前記作成部は、
   前記放電可能時間にて放電が可能な最大放電量を算出する最大放電量算出部と、
   充電量又は充電率が最小の単電池と、他の単電池との充電量又は充電率の差分をそれぞれ算出する差分算出部と、
   該差分算出部にて算出した差分の和に対応する総放電量を算出する放電量算出部と、
   前記最大放電量算出部にて算出した最大放電量及び前記放電量算出部にて算出した総放電量を比較する比較部と、
   前記最大放電量算出部にて算出した最大放電量が前記放電量算出部にて算出した総放電量以上である場合、前記他の単電池に係る差分に応じた放電量を放電するために必要な放電時間を算出する放電時間算出部と
   を備え、
   前記配分部は、
   前記最大放電量算出部にて算出した最大放電量が前記放電量算出部にて算出した総放電量未満である場合、前記他の単電池に係る差分に対応する比率で前記放電可能時間を配分する
   請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の充電状態均等化装置。
6. 複数の単電池を直列接続してなる車載バッテリの各単電池を各別に放電させ、各単電池の充電状態を均等化する充電状態均等化方法であって、
   各単電池の充電状態を特定するステップと、
   充電量又は充電率が最小の単電池と、他の単電池との差分に対応する比率で、特定の放電可能時間を前記複数の単電池に配分することにより、少なくとも各単電池の放電時間を含む放電計画を作成するステップと、
   作成した放電計画に基づいて、各単電池の放電を制御するステップと
   を備える充電状態均等化方法。
7. 複数の単電池を直列接続してなる車載バッテリの各単電池を各別に放電させ、各単電池の充電状態を均等化する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   各単電池の充電状態を特定するステップと、
   充電量又は充電率が最小の単電池と、他の単電池との差分に対応する比率で、特定の放電可能時間を前記複数の単電池に配分することにより、少なくとも各単電池の放電時間を含む放電計画を作成するステップと、
   作成した放電計画に基づいて、各単電池の放電を制御するステップと
   を実行させるためのコンピュータプログラム。

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