JP7043944B2

JP7043944B2 - 蓄電装置

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Publication number: JP7043944B2
Application number: JP2018073251A
Authority: JP
Inventors: 裕基堀
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-04-05
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2022-03-30
Anticipated expiration: 2038-04-05
Also published as: JP2019187027A

Description

本発明は、蓄電池を有する蓄電装置に関する。

従来、この種の蓄電装置として、並列接続された複数の蓄電池を使用して充放電を行うものが知られている。この蓄電装置において、複数の蓄電池の中に内部抵抗の異なる蓄電池が含まれている場合には、この内部抵抗の違いによって充放電時に蓄電池と放電機器との間に流れる電流に差が生じる結果、内部抵抗が高い一方の蓄電池と内部抵抗が低い他方の蓄電池との間で充電率に差が生じる。このとき、この充電率の差が電圧差となって、低電圧側の蓄電池へ電流（以下、「流れ込み電流」という。）が流れる。そして、このときの電圧差が大きいと、瞬時に過大な流れ込み電流が流れるため、低電圧側の蓄電池の特性劣化や寿命低下の要因に成り得る。

そこで、下記の特許文献１に開示の蓄電装置では、２つの充放電ユニットの間の電圧差が一定以上である場合に抵抗短絡スイッチを切り替えて通電経路に抵抗素子を介在させる構造が採用されている。この構造によれば、抵抗素子が電流制限機能を有するため、２つの充放電ユニットの間の電圧差が大きいときでも、抵抗素子を利用することによって流れ込み電流を抑制することが可能になる。

特開２００９－２１２０２０号公報

しかしながら、上記の蓄電装置のように、流れ込み電流を抑制するために抵抗素子を用いると、この抵抗素子において発熱損失によるエネルギーロスが発生するため、この蓄電装置のシステム効率が低下するという問題が生じ得る。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、システム効率を低下させることなく電圧差による流れ込み電流を抑制することができる蓄電装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
互いに並列接続され且つそれぞれが充放電機器（３０）に充放電可能に接続された複数の蓄電池（１１）と、
上記複数の蓄電池の充放電を制御する制御部（２０）と、
を備え、
上記制御部は、上記複数の蓄電池の充放電時に開回路電圧差（ΔＯＣＶ）が上側閾値（Ｔｈ１）に達したとき上記複数の蓄電池と上記充放電機器との間に流れる充放電電流（Ｉｔ）を制限する充放電制限部（２６）と、上記複数の蓄電池のそれぞれのリレーを制御するリレー制御部（２２）と、を有し、
上記リレー制御部は、上記複数の蓄電池のうち開回路電圧（ＯＣＶ）が最も低い低電圧蓄電池のリレー（１４）をオン状態に設定するとともに、上記複数の蓄電池から上記低電圧蓄電池を除いた残りの蓄電池のうち開回路電圧（ＯＣＶ）が次に低い方の蓄電池から１つずつ順に当該蓄電池のリレー（１４）を追加でオン状態に設定するリレー制御を行うように構成されている、蓄電装置（２１０）、
にある。

上記の蓄電装置によれば、複数の蓄電池の充放電の実施時に開回路電圧差が上側閾値に達したことを条件に、複数の蓄電池と充放電機器との間に流れる充放電電流が制限される。即ち、充放電電流が現状よりも低下する方向に制御される。このため、複数の蓄電池の中に内部抵抗の異なる蓄電池が含まれているような場合でも、充電率の差が大きくなり過ぎて、低電圧側の蓄電池に流れ込む流れ込み電流が大きくなるのを防ぐことができる。その結果、低電圧側の蓄電池の特性劣化や寿命低下の発生を防ぐことができる。このように、複数の蓄電池の間の開回路電圧差が大きくなる前に充放電機器との間に流れる充放電電流を制限して、流れ込み電流を蓄電池に与える影響が少なくなる範囲に抑えて、開回路電圧差を是正することができる。
また、流れ込み電流を抑制するために、発熱損失によるエネルギーロスを伴う抵抗素子のような電流制限手段を使用する必要がないため、システム効率の低下を防止できる。

以上のごとく、上記態様によれば、システム効率を低下させることなく電圧差による流れ込み電流を抑制することができる蓄電装置を提供することができる。

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

参考形態１に係る電源システムの構成図。参考形態１の蓄電装置による制御のフローチャート。図２中の第１ステップにおける蓄電装置の様子を模式的に示す図。図２中の第２ステップの処理を詳細に示すフローチャート。図４のフローチャートにおいて開回路電圧を推定する手順を説明するための図。電池パックの充電率と開回路電圧との相関線を含む変換マップを示す図。図２中の第３ステップの処理を詳細に示すフローチャート。図２の制御時の開回路電圧差及び充放電電流のそれぞれの経時変化を示すグラフ。図２中の第３ステップにおける蓄電装置の様子を模式的に示す図。図２中の第３ステップにおける蓄電装置の充放電時の様子を模式的に示す図。参考形態２の蓄電装置による制御のフローチャートのうち充放電の制限解除の判定に関する処理を示す図。図１１の処理における蓄電装置の様子を模式的に示す図。図１１の処理における流れ込み電流の経時変化を示すグラフ。図１１の処理における流れ込み電流の時間微分値の経時変化を示すグラフ。実施形態１の蓄電装置による制御のフローチャート。図１５の処理過程における蓄電装置の様子を模式的に示す図。図１５の処理過程における蓄電装置の様子を模式的に示す図。図１５の処理過程における蓄電装置の様子を模式的に示す図。図１５の処理過程における蓄電装置の様子を模式的に示す図。図１５の処理過程における蓄電装置の様子を模式的に示す図。

以下、蓄電装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（参考形態１）
図１に示される電源システム１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載されるものであり、発電電力を充電して蓄えるとともに充電した電力を各電気部品へ供給する機能を有する。

参考形態１にかかるこの電源システム１は、蓄電装置１０と、充放電機器３０と、によって構成されている。

蓄電装置１０は、蓄電池としての複数の電池パック１１と、これら複数の電池パック１１の充放電を制御する制御部としての電池ＥＣＵ２０と、を備えている。

図１では、複数の電池パック１１として、第１の電池パック１１Ａと、第２の電池パック１１Ｂと、第３の電池パック１１Ｃの３つを例示している。なお、必要に応じて並列接続される電池パック１１の数を４つ以上に増やしたり２つに減らしたりすることもできる。

電池パック１１は、リチウム蓄電池１２と、監視ユニット１３と、を備えている。リチウム蓄電池１２は、複数の電池セルを直列に接続された構造を有する蓄電池である。なお、このリチウム蓄電池１２は、複数の電池セルが並列に接続された構造を有する蓄電池であってもよい。

リチウム蓄電池１２は、正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充電や放電を行う二次電池である。このリチウム蓄電池１２は、鉛蓄電池に比べて短時間により多くの電力を充電することができ、ごく短時間に発生する回生電力を効率的に充電することが可能な高入出力タイプの電池である。

このリチウム蓄電池１２として、正極にオリビン構造を有する素材であるリン酸鉄リチウムを用い、負極にカーボン（グラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボン、グラフェンなど）を用い、電解質に有機溶媒などの非水電解質を用いるリチウムイオン電池を採用するのが好ましい。この場合、正極にリン酸鉄リチウムを用いることによって、放電能力を高めることができる。

なお、必要に応じては、このリチウム蓄電池１２に代えて、別の構造のリチウムイオン電池や、リチウムイオン電池以外の非水系二次電池を採用することもできる。

各リチウム蓄電池１２は、リレー１４を介して充放電機器３０に電気的に接続されている。リレー１４は、２つの端子の間にオンオフ可能に設けられた半導体スイッチによって構成されている。複数のリチウム蓄電池１２、即ち複数の電池パック１１は、互いに並列接続され且つそれぞれが充放電機器３０に充放電可能に接続されている。

充放電機器３０は、複数の電池パック１１に充電されている電力が供給されるときに充電機器となる。このとき、複数の電池パック１１からの電流の合計である充放電電流Ｉｔが充放電機器３０に向けて図１の右向きに流れる。このときの充放電電流Ｉｔを充放電機器３０に関する「充電電流」ということもできる。

一方で、この充放電機器３０は、充電されている電力を電池パック１１に供給するときに放電機器となる。このとき、充放電機器３０からの電流の合計である充放電電流Ｉｔが複数の電池パック１１に向けて図１の左向きに流れる。このときの充放電電流Ｉｔを充放電機器３０に関する「放電電流」ということもできる。

車両用の電源システム１の場合には、充放電機器３０は、典型的にはモーター機能付発電機（モータジェネレータ）、電力供給によって作動する補機、鉛蓄電池などによって構成される。また、電池ＥＣＵ２０は、車両制御用の上位ＥＣＵ（図示省略）によって制御される。

リチウム蓄電池１２は、電圧センサ１２ａ、電流センサ１２ｂ及び温度センサ１２ｃを有する。これらのセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃで検出された情報は、監視ユニット１３を介して電池ＥＣＵ２０に伝送される。

電圧センサ１２ａは、電圧に関する情報を直接的或いは間接的に計測可能な既知の電圧センサを用いて構成されている。電流センサ１２ｂは、リチウム蓄電池１２の充電時の電流を検出するためのセンサ（電流検出部）であり、電流に関する情報を直接的或いは間接的に計測可能な既知の電流センサを用いて構成されている。温度センサ１２ｃは、リチウム蓄電池１２の温度を検出するためのセンサ（温度検出部）であり、温度に関する情報を直接的或いは間接的に計測可能な既知の温度センサによって構成されている。

電池ＥＣＵ２０は、記憶部２１と、リレー制御部２２と、開回路電圧差算出部２３と、開回路電圧差判定部２４と、解除判定部２５と、充放電制限部２６と、を備えている。

記憶部２１は、リチウム蓄電池１２のセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃで検出され、監視ユニット１３を介して電池ＥＣＵ２０に伝送された情報、及び後述の変換マップＭ（図６参照）が予め準備されて記憶されている。

リレー制御部２２は、複数の電池パック１１のそれぞれのリレー１４をオン状態或いはオフ状態に制御するリレー制御を行う。リレー１４がリレー制御部２２によってオン状態に制御されると、このリレー１４に対応した電池パック１１は、充放電機器３０に充放電可能に接続される。一方で、リレー１４がリレー制御部２２によってオフ状態に制御されると、このリレー１４に対応した電池パック１１は、充放電機器３０との接続が解除される。

開回路電圧差算出部２３は、複数の電池パック１１の間の開回路電圧差を算出する機能を有する。

開回路電圧差判定部２４は、開回路電圧差算出部２３で算出された開回路電圧差が上側閾値に達したか否かを判定する機能を有する。

解除判定部２５は、充放電制限部２６による充放電電流の制限開始後に解除条件が成立したか否かを判定する機能を有する。本形態では、この解除条件として、開回路電圧差が上側閾値に対する下側閾値に達する解除条件が設定されている。

ここで、充放電制限部２６は、充放電機器３０のリレー等の被制御部３１を制御することによって、次の第１及び第２の機能を果たす。

第１の機能は、複数の電池パック１１の充放電時に開回路電圧差が大きくなって上側閾値（後述の上側閾値Ｔｈ１）に達したとき、即ち開回路電圧差判定部２４で開回路電圧差が上側閾値Ｔｈ１に達したと判定されたときに、充放電機器３０の被制御部３１を制御して、複数の電池パック１１と充放電機器３０との間に流れる充放電電流Ｉｔを制限する機能である。

第２の機能は、複数の電池パック１１の充放電電流の制限時に開回路電圧差が小さくなったとき、即ち解除判定部２５で所定の解除条件（後述の解除条件Ｃ）が成立したと判定されたときに、充放電機器３０の被制御部３１を制御して、既に実行している充放電電流Ｉｔの制限を解除する機能である。

次に、上記の蓄電装置１０の電池ＥＣＵ２０を制御主体とした制御について、図２～図１０を参照しながら説明する。

図２のフローチャートに示されるように、この制御では第１ステップＳ１０１から第４ステップＳ１０４までのステップが順次実行される。なお、必要に応じてこのフローチャートに別のステップが追加されてもよいし、或いは１つのステップが複数のステップに分割されてもよい。

第１ステップＳ１０１は、リレー制御部２２が各電池パック１１のリレー１４をオンに設定するステップである。この第１ステップＳ１０１によれば、各電池パック１１のリチウム蓄電池１２が充放電機器３０との間で通電可能な状態になり、且つ３つのリチウム蓄電池１２は互いに電気的に接続された状態になる。このとき、充放電機器３０の被制御部３１は、各電池パック１１のリチウム蓄電池１２との間での通電を制限しない状態に制御される。このため、各電池パック１１が充電済の状態である場合、３つのリチウム蓄電池１２からの電流の合計である充放電電流Ｉｔが充放電機器３０に向けて流れる（図１参照）。

ここで、図３に示されるように、電池パック１１Ａのリチウム蓄電池１２の内部抵抗がＲ１、電池パック１１Ｂのリチウム蓄電池１２の内部抵抗がＲ２、電池パック１１Ｃのリチウム蓄電池１２の内部抵抗がＲ３（≒Ｒ２）であり、内部抵抗Ｒ１が内部抵抗Ｒ２，Ｒ３を下回っているとする。

この場合、電池パック１１Ａのリチウム蓄電池１２から流れる電流が他の電池パック１１Ｂ，１１Ｃのリチウム蓄電池１２から流れる電流を上回るため、その充電率ＳＯＣであるＳ１が他の充電率ＳＯＣであるＳ２，Ｓ３を下回る。この充電率の差が３つの電池パック１１間の電圧差となって、低電圧側の電池パック１１Ａのリチウム蓄電池１２へ流れ込み電流が流れる。そして、このときの電圧差が大きいと、瞬時に過大な流れ込み電流が流れるため、電池パック１１Ａのリチウム蓄電池１２の特性劣化や寿命低下の要因に成り得る。

そこで、本形態では、図２中の第２ステップＳ１０２及び第３ステップＳ１０３が設けられている。第２ステップＳ１０２は、３つの電池パック１１の開回路電圧差ΔＯＣＶを算出するステップである。また、第３ステップＳ１０３は、第２ステップＳ１０２で算出された開回路電圧差ΔＯＣＶに基づいて、充放電制限処理を実行するステップである。そして、第４ステップＳ１０４で処理を終了するか否かを判定し、処理を継続するとき（ステップＳ１０４の「Ｎｏ」の場合）にのみ第２ステップＳ１０２に戻る。

上記の第２ステップＳ１０２は、図４のステップＳ１０２ａからステップＳ１０２ｄまでのステップを順次実行することによって達成される。

ステップＳ１０２ａによれば、各電池パック１１のリチウム蓄電池１２を流れる電流値が検出される。ステップＳ１０２ｂによれば、ステップＳ１０２ａで検出した電流値に基づいて、各電池パック１１のリチウム蓄電池１２の充電率ＳＯＣが算出される。ステップＳ１０２ｃによれば、ステップＳ１０２ｂで算出した充電率ＳＯＣに基づいて、各電池パック１１のリチウム蓄電池１２の開回路電圧ＯＣＶが推定される。ステップＳ１０２ｄによれば、ステップＳ１０２ｃで推定した各リチウム蓄電池１２の開回路電圧ＯＣＶの中での最大値Ｖ_Ｈから最小値Ｖ_Ｌが減算される。そして、これら最大値Ｖ_Ｈと最小値Ｖ_Ｌとの差（＝Ｖ_Ｈ－Ｖ_Ｌ）が開回路電圧差ΔＯＣＶとして算出される。

ここで、「開回路電圧」とは、リチウム蓄電池１２に負荷をかけていない状態における両端子間の電圧（Ｏｐｅｎ
ＣｉｒｃｕｉｔＶｏｌｔａｇｅ）である。また、「充電率」とは、リチウム蓄電池１２の満充電量を１００％としたときの充電量の比率（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）である。

図５に示されるように、上記のステップＳ１０２ａの電流値Ｉは、リチウム蓄電池１２の電流センサ１２ｂを用いて検出される（図１参照）。また、上記のステップＳ１０２ｂでは、この電流値Ｉの時間積分によって充電率ＳＯＣが算出される。更に、上記のステップＳ１０２ｃでは、ステップＳ１０２ｂで算出した充電率ＳＯＣが図６の変換マップＭを用いて開回路電圧ＯＣＶに変換される。

図６に示されるように、変換マップＭには充電率ＳＯＣ［％］に対する開回路電圧ＯＣＶ［Ｖ］の相関を示す相関線Ｌが含まれている。この相関線Ｌは、充電率ＳＯＣの中間領域Ｓｂで開回路電圧ＯＣＶが略一定であり且つ充電率ＳＯＣの中間領域Ｓｂを挟んだ両端領域Ｓａ，Ｓｃでこの充電率ＳＯＣの変化に伴って開回路電圧ＯＣＶが変化するような電圧特性を各電池パック１１のリチウム蓄電池１２が有することをあらわしている。そこで、この相関線Ｌを使用することによって、ステップＳ１０２ｂで算出した充電率ＳＯＣを開回路電圧ＯＣＶに変換できる。

上記の第３ステップＳ１０３は、図７のステップＳ１０３ａからステップＳ１０３ｃまでのステップを順次実行することによって達成される。

ステップＳ１０３ａによれば、ステップＳ１０２ｄで算出された開回路電圧差ΔＯＣＶが上側閾値Ｔｈ１に達したか否かが判定される。この開回路電圧差ΔＯＣＶが上側閾値Ｔｈ１に達したと判定されたとき（ステップＳ１０３ａの「Ｙｅｓ」の場合）にステップＳ１０３ｂにすすむ。

ステップＳ１０３ｂによれば、充放電電流Ｉｔの制限を開始するように充放電機器３０の被制御部３１が制御される。これにより、３つの電池パック１１と充放電機器３０との間の充放電電流Ｉｔが低下する。その後、ステップＳ１０３ｃで制限解除判定処理が実行される。このステップＳ１０３ｃでは、開回路電圧差ΔＯＣＶが上側閾値Ｔｈ１に対する下側閾値Ｔｈ２まで低下するという所定の解除条件Ｃが成立したか否かが判定される。このときの判定結果に応じて解除条件Ｃが成立したと判定されたときにステップＳ１０３ｄで充放電電流Ｉｔの制限を解除するように充放電機器３０の被制御部３１が制御される。

上述の第１ステップＳ１０１から第４ステップＳ１０４までの処理（図２参照）によれば、例えば図８に示されるように開回路電圧差ΔＯＣＶ及び充放電電流Ｉｔが制御される。この制御において、時間ｔ１で開回路電圧差ΔＯＣＶが上側閾値Ｔｈ１に達すると充放電電流Ｉｔの制限が開始される。

その後、時間ｔ２で開回路電圧差ΔＯＣＶが下側閾値Ｔｈ２（本形態では「０」に設定されている）に達すると充放電電流Ｉｔの制限が解除される。また、時間ｔ３で開回路電圧差ΔＯＣＶが再び上側閾値Ｔｈ１に達すると充放電電流Ｉｔの制限が開始される。そして、制御が終了するまで必要に応じて充放電電流Ｉｔの制限と制限解除が繰り返される。その結果、開回路電圧差ΔＯＣＶを上側閾値Ｔｈ１と下側閾値Ｔｈ２との間の範囲に維持することができる。

このような制御によれば、図９に示されるように、３つの電池パック１１のリチウム蓄電池１２の間での充電率ＳＯＣの違いによる電圧差によって、２つの電池パック１１Ｂ，１１Ｃのリチウム蓄電池１２から電池パック１１Ａのリチウム蓄電池１２に向けて流れ込み電流Ｉａが流れるが、この流れ込み電流Ｉａを小さく抑えることができる。

そして、図１０に示されるように、電池パック１１Ａのリチウム蓄電池１２の充電率ＳＯＣがＳ１からＳ１’まで上昇し、電池パック１１Ｂのリチウム蓄電池１２の充電率ＳＯＣがＳ２からＳ２’まで下降し、電池パック１１Ｃのリチウム蓄電池１２の充電率ＳＯＣがＳ３からＳ３’まで下降することによって、３つの電池パック１１のリチウム蓄電池１２の間での開回路電圧差ΔＯＣＶが解消される。

なお、本形態でいう「充放電電流Ｉｔを制限する」とは、充放電電流Ｉｔを制限開始前よりも低下する方向に制御する態様をいう。この態様には、制限を実行した結果、充放電電流Ｉｔが「０」になる第１態様や、充放電電流Ｉｔが制限開始前よりも下がった状態で３つの電池パック１１と充放電機器３０との間で通電が継続される第２の態様が包含される。第１の態様は、第２の態様に比べて、開回路電圧差ΔＯＣＶが解消されるまでの時間を短く抑えることができるという点で有利である。

次に、参考形態１の作用効果について説明する。

上記の蓄電装置１０によれば、複数の電池パック１１の充放電の実施時に開回路電圧差ＯＣＶが上側閾値Ｔｈ１に達したことを条件に、複数の電池パック１１と充放電機器３０との間に流れる充放電電流Ｉｔが制限される。即ち、充放電電流Ｉｔが現状よりも低下する方向に制御される。このため、複数の電池パック１１の中に内部抵抗の異なる電池パックが含まれているような場合でも、充電率ＳＯＣの差が大きくなり過ぎて、低電圧側の電池パック１１に流れ込む流れ込み電流Ｉａが大きくなるのを防ぐことができる。その結果、低電圧側の電池パック１１の特性劣化や寿命低下の発生を防ぐことができる。

このように、参考形態１によれば、複数の電池パック１１の間の開回路電圧差ΔＯＣＶが大きくなる前に充放電機器３０との間に流れる充放電電流Ｉｔを制限して、流れ込み電流Ｉａを電池パック１１に与える影響が少なくなる範囲に抑えて、開回路電圧差ΔＯＣＶを是正することができる。

また、参考形態１によれば、流れ込み電流Ｉａを抑制するために、発熱損失によるエネルギーロスを伴う抵抗素子のような電流制限手段を使用する必要がないため、システム効率の低下を防止できる。

その結果、システム効率を低下させることなく電圧差による流れ込み電流Ｉａを抑制することができる蓄電装置１０を提供することができる。

また、蓄電装置１０の制御によって流れ込み電流Ｉａを抑制するため、抵抗素子のような電流制限手段を使用する場合に比べて部品点数が増えて構造が複雑になるという問題が解消される。

上記の蓄電装置１０によれば、複数の電池パック１１のそれぞれの開回路電圧ＯＣＶのうちの最大値Ｖ_Ｈと最小値Ｖ_Ｌとの差を開回路電圧差ΔＯＣＶとして算出した算出値を、充放電電流Ｉｔを制限するときの判定に使用することができる。

上記の蓄電装置１０によれば、充放電電流Ｉｔの制限開始後に解除条件Ｃに基づいて充放電電流Ｉｔの制限を解除することが可能になる。

上記の蓄電装置１０で使用している電池パック１１は、図６の相関線Ｌで示される電圧特性を有するものである。このような電池パック１１を使用した場合、充電率ＳＯＣの両端領域Ｓａ，Ｓｃ（図６参照）で開回路電圧ＯＣＶが急激に変化するため、複数の電池パック１１の間で流れる流れ込み電流Ｉａが急激に上昇することが想定される。
そこで充放電を制御する機能を備えた蓄電装置１０は、このような電圧特性を有する電池パック１１に対して特に有効である。
勿論、この蓄電装置１０を、充電率ＳＯＣと開回路電圧ＯＣＶとの変化率が概ね一定となるような相関線で示される電圧特性を有する電池パックに適用することもできる。

上記の蓄電装置１０によれば、電池パック１１の正極にオリビン構造を有する素材であるリン酸鉄リチウムを用いることによって、電池パック１１の放電能力を高めることができる。

以下、上記の参考形態１に関連する他の形態について図面を参照しつつ説明する。他の形態において、参考形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明を省略する。

（参考形態２）
参考形態２の蓄電装置１１０（図１参照）は、参考形態１と同様に電源システム１を構成するものである。この蓄電装置１１０は、電池ＥＣＵ２０の解除判定部２５における解除条件についてのみ参考形態１の蓄電装置１０のものと相違している。
その他については、参考形態１と同様である。

参考形態１の制御（図８参照）の場合、時間ｔ１で充放電電流Ｉｔの制限を開始すると流れ込み電流Ｉａが低下するため電位差が小さくなり開回路電圧差ΔＯＣＶを縮小するのに時間を要する。その結果、充放電電流Ｉｔを制限している時間が長くなる。

そこで、参考形態２にかかる解除判定部２５では、図７中のステップＳ１０３ｃで示される解除条件Ｃを第１の解除条件Ｃ１とした場合、この第１の解除条件Ｃ１に代えて、いずれも流れ込み電流Ｉａの低下に関する第２の解除条件Ｃ２（図１１中のステップＳ２０１を参照）及び第３の解除条件Ｃ３（図１１中のステップＳ２０２を参照）が採用されている。

第２の解除条件Ｃ２は、３つの電池パック１１のリチウム蓄電池１２の間で流れる流れ込み電流Ｉａが電流閾値Ｔｈ３まで低下するという条件である。また、第３の解除条件Ｃ３は、３つの電池パック１１のリチウム蓄電池１２の間で流れる流れ込み電流Ｉａの時間微分値（ｄＩａ／ｄｔ）が電流微分閾値Ｔｈ４まで低下するという条件である。

図１１に示されるように、ステップＳ２０１で第２の解除条件Ｃ２を満足するとき（ステップＳ２０１の「Ｙｅｓ」の場合）に、ステップＳ２０２にすすむ。また、ステップＳ２０１で第３の解除条件Ｃ３を満足するとき（ステップＳ２０２の「Ｙｅｓ」の場合）に、図７中のステップＳ１０３ｄにすすむ。

ここで、図１２に示されるように、電池パック１１Ａの充電率Ｓ１が電池パック１１Ｂ，１１Ｃの充電率Ｓ２，Ｓ３を下回り且つ２つの充電率Ｓ２，Ｓ３が概ね同様であるとする。

この場合、図１３に示されるように、電池パック１１Ａのリチウム蓄電池１２から流れる電流Ｉ１と、電池パック１１Ｂ，１１Ｃのリチウム蓄電池１２から流れる電流Ｉ２はいずれも、充放電電流Ｉｔの制限開始後に徐々に低下する。

そこで、電流Ｉ１の矢印方向を正とし且つ電流Ｉ２の矢印方向を負としたとき、電流Ｉ１に対しては電流閾値として＋Ｔｈ３を使用し、電流Ｉ２に対しては電流閾値として－Ｔｈ３を使用している。このため、図１１のステップＳ２０１における判定では、流れ込み電流Ｉａの絶対値を電流閾値Ｔｈ３と比較するようにしている。

同様に、図１４に示されるように、電流Ｉ１の時間微分値（ｄＩ１／ｄｔ）と電流Ｉ２の時間微分値（ｄＩ２／ｄｔ）はいずれも、充放電電流Ｉｔの制限開始後に徐々に低下する。

そこで、電流Ｉ１の時間微分値（ｄＩ１／ｄｔ）に対しては電流微分閾値として＋Ｔｈ４を使用し、電流Ｉ２の時間微分値（ｄＩ２／ｄｔ）に対しては電流閾値として－Ｔｈ４を使用している。このため、図１１のステップＳ２０２における判定では、流れ込み電流Ｉａの時間微分値（ｄＩａ／ｄｔ）の絶対値を電流微分閾値Ｔｈ４と比較するようにしている。

上述の参考形態２によれば、参考形態１に場合に比べて、充放電電流Ｉｔを制限している時間を短くすることができる。
その他、参考形態１と同様の作用効果を奏する。

この参考形態２に特に関連する変更例として、解除判定部２５にける上記の解除条件Ｃを２つの解除条件Ｃ２，Ｃ３のいずれか一方とする形態、３つの解除条件Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を組み合わせる形態、２つの解除条件Ｃ１，Ｃ２を組み合わる形態、２つの解除条件Ｃ１，Ｃ３を組み合せる形態を採用することもできる。
また、必要に応じて、３つの解除条件Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３以外の条件を上記の解除条件Ｃに設定することもできる。

（実施形態１）
実施形態１の蓄電装置２１０（図１参照）は、参考形態１と同様に電源システム１を構成するものである。この蓄電装置２１０は、電池ＥＣＵ２０による制御についてのみ参考形態１の蓄電装置１０のものと相違している。
その他については、参考形態１と同様である。

図１５に示されるように、実施形態１にかかる制御では、第１ステップＳ３０１から第５ステップＳ３０４までのステップが順次実行される。ここで、第３ステップＳ３０２、第４ステップＳ３０３、第５ステップＳ３０４のそれぞれの処理については、参考形態１にかかる第２ステップＳ１０２、第３ステップＳ１０３、第４ステップＳ１０４のそれぞれの処理（図２参照）と同じである。

第１ステップＳ３０１によれば、リレー制御部２２は、３つの電池パック１１のうち開回路電圧ＯＣＶが最も低い電池パック（低電圧電池パック）１１のリレー１４をオン状態に設定する。また、第２ステップＳ３０１ａによれば、リレー制御部２２は、３つの電池パック１１から低電圧電池パックを除いた残りの２つの電池パック１１のうち開回路電圧ＯＣＶが次に低い電池パック１１のリレー１４をオン状態に設定する。

ここで、図１６に示されるように、電池パック１１Ａの充電率Ｓ１が最も低く、電池パック１１Ｃの充電率Ｓ３が最も高く、電池パック１１Ｂの充電率Ｓ２が充電率Ｓ１と充電率Ｓ３との間にあるとする。このとき、開回路電圧ＯＣＶが充電率ＳＯＣに比例している場合には、開回路電圧ＯＣＶが最も低い低電圧電池パックが電池パック１１Ａとなり、開回路電圧ＯＣＶが次に低い電池パックが電池パック１１Ｂとなる。

そこで、第１ステップＳ３０１によって電池パック１１Ａのリレー１４がオン状態に設定され、第２ステップＳ３０１ａによって電池パック１１Ｂのリレー１４がオン状態に設定される。一方で、電池パック１１Ｃのリレー１４はオフ状態に維持される。

これにより、図１７に示されるように、電池パック１１Ａと電池パック１１Ｂとの間の電位差によって、電池パック１１Ｂから電池パック１１Ａに向けて流れ込み電流Ｉａが流れる。その後、図１５中の第３ステップＳ３０２及び第４ステップＳ３０３の処理がなされることによって、電池パック１１Ａと電池パック１１Ｂとの間の開回路電圧差ΔＯＣＶが解消される。このとき、電池パック１１Ａの充電率ＳＯＣがＳ１からＳ１’へと上昇し、電池パック１１Ｂの充電率ＳＯＣがＳ２からＳ２’へと下降する（図１８参照）。一方で、電池パック１１Ｃの充電率ＳＯＣはＳ３のままである。

その後、図１５中の第５ステップＳ３０４の「ＮＯ」の場合、第２ステップＳ３０１ａに戻り、リレー制御部２２は、開回路電圧ＯＣＶが次に低い電池パックとして電池パック１１Ｃを選択して、この電池パック１１Ｃのリレー１４をオン状態に設定する（図１９参照）。このように、開回路電圧ＯＣＶが最も低い低電圧電池パックに対して、開回路電圧ＯＣＶが次に低い方の電池パック１１から１つずつ順に当該電池パック１１のリレー１４を追加でオン状態に設定するリレー制御が行われる。最終的に、全ての電池パック１１についてのリレー１４がオン状態になる。

これにより、図２０に示されるように、２つの電池パック１１Ａ，１１Ｂと電池パック１１Ｃとの間の電位差によって、電池パック１１Ｃから２つの電池パック１１Ａ，１１Ｂに向けて流れ込み電流Ｉａが流れる。

その後、図１５中の第３ステップＳ３０２及び第４ステップＳ３０３の処理がなされることによって、３つの電池パック１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの間の開回路電圧差ΔＯＣＶが解消される。このとき、電池パック１１Ａの充電率ＳＯＣがＳ１’からＳ１’’へと上昇し、電池パック１１Ｂの充電率ＳＯＣがＳ２’からＳ２’’へと上昇し、電池パック１１Ｃの充電率ＳＯＣがＳ３からＳ３’へと下降する（図２０参照）。

上述の実施形態１によれば、開回路電圧ＯＣＶが低い方の電池パック１１から順番にこの電池パック１１に流れ込み電流Ｉａが流れるため、複数の電池パック１１に一度に流れ込み電流Ｉａが流れる場合に比べて、流れ込み電流Ｉａを小さく抑えることができる。

これにより、参考形態１の場合に比べて上側閾値Ｔｈ１を高く設定することができ、充放電を制限する処理の頻度を減らすことが可能になる。
その他、参考形態１と同様の作用効果を奏する。

本発明は、上述の形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上述の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上述の形態では、電池パック１１の充放電を制限する充放電制限機能と、この制限を解除する充放電制限解除機能の両機能を兼ね備えた蓄電装置１０，１１０，２１０について例示したが、これに代えて、充放電制限解除機能が省略されており、充放電制限機能のみを有する蓄電装置を採用することもできる。

上述の形態では、開回路電圧差算出部２３と開回路電圧差判定部２４と解除判定部２５と充放電制限部２６と、を含む電池ＥＣＵ２０について例示したが、この電池ＥＣＵ２０において、開回路電圧差算出部２３と開回路電圧差判定部２４と解除判定部２５の少なくとも１つを充放電制限部２６が兼務するようにしてもよい。

上述の形態では、電池パック１１にリチウム蓄電池１２（正極にリン酸鉄リチウム、負極にカーボン）を用いる場合について例示したが、この電池パック１１については、これに限定されるものではなく、以下のような変更例を採用することもできる。

電池パック１１として、正極にニッケルマンガンコバルト酸リチウムを用い負極にカーボンを用いたリチウム蓄電池、正極にマンガン酸リチウムを用い負極にチタン酸リチウムを用いたリチウム蓄電池、正極にナトリウム金属酸化物を用い負極にカーボンを用いたナトリウム蓄電池、マグネシウム電池、アルミニウム空気電池、リチウムイオンキャパシタ、電解液にイオン液体を使用したリチウム蓄電池、合金負極（Ｓｉ，Ｓｎなど）を用いたリチウム蓄電池などを採用することもできる。

上述の形態では、車両に搭載される電源システム１の蓄電装置１０，１１０，２１０について例示したが、これらの蓄電装置１０，１１０，２１０は、車両に限らず車両以外の機器に対しても同様に適用可能である。

１電源システム
１０，１１０，２１０蓄電装置
１１電池パック（蓄電池）
１１Ａ第１の電池パック
１１Ｂ第２の電池パック
１１Ｃ第３の電池パック
１４リレー
２０電池ＥＣＵ（制御部）
２２リレー制御部
２３開回路電圧差算出部
２４開回路電圧差判定部
２５解除判定部
２６充放電制限部
３０充放電機器
Ｃ解除条件
Ｃ１第１の解除条件
Ｃ２第２の解除条件
Ｃ３第３の解除条件
Ｉａ流れ込み電流
ｄＩａ／ｄｔ時間微分値
Ｉｔ充放電電流
ＯＣＶ開回路電圧
ΔＯＣＶ開回路電圧差
ＳＯＣ充電率
Ｓａ，Ｓｃ両端領域
Ｓｂ中間領域
Ｔｈ１上側閾値
Ｔｈ２下側閾値
Ｔｈ３電流閾値
Ｔｈ４電流微分閾値
Ｖ_Ｈ最大値
Ｖ_Ｌ最小値

Claims

互いに並列接続され且つそれぞれが充放電機器（３０）に充放電可能に接続された複数の蓄電池（１１）と、
上記複数の蓄電池の充放電を制御する制御部（２０）と、
を備え、
上記制御部は、上記複数の蓄電池の充放電時に開回路電圧差（ΔＯＣＶ）が上側閾値（Ｔｈ１）に達したとき上記複数の蓄電池と上記充放電機器との間に流れる充放電電流（Ｉｔ）を制限する充放電制限部（２６）と、上記複数の蓄電池のそれぞれのリレーを制御するリレー制御部（２２）と、を有し、
上記リレー制御部は、上記複数の蓄電池のうち開回路電圧（ＯＣＶ）が最も低い低電圧蓄電池のリレー（１４）をオン状態に設定するとともに、上記複数の蓄電池から上記低電圧蓄電池を除いた残りの蓄電池のうち開回路電圧（ＯＣＶ）が次に低い方の蓄電池から１つずつ順に当該蓄電池のリレー（１４）を追加でオン状態に設定するリレー制御を行うように構成されている、蓄電装置（２１０）。
上記制御部は、上記複数の蓄電池のそれぞれの開回路電圧（ＯＣＶ）のうちの最大値（Ｖ_Ｈ）と最小値（Ｖ_Ｌ）との差を上記開回路電圧差として算出する開回路電圧差算出部（２３）と、上記開回路電圧差算出部で算出された上記開回路電圧差が上記上側閾値に達したか否かを判定する開回路電圧差判定部（２４）と、を有し、
上記充放電制限部は、上記開回路電圧差判定部で上記開回路電圧差が上記上側閾値に達したと判定されたときに上記充放電電流を制限する、請求項１に記載の蓄電装置。
上記制御部は、上記充放電制限部による上記充放電電流の制限開始後に所定の解除条件（Ｃ）が成立したか否かを判定する解除判定部（２５）を有し、
上記充放電制限部は、上記解除判定部で上記解除条件が成立したと判定されたときに上記充放電電流の制限を解除する、請求項１または２に記載の蓄電装置。
上記解除判定部は、上記開回路電圧差が上記上側閾値に対する下側閾値（Ｔｈ２）まで低下する第１の解除条件（Ｃ１）と、上記複数の蓄電池の間で流れる流れ込み電流（Ｉａ）が電流閾値（Ｔｈ３）まで低下する第２の解除条件（Ｃ２）と、上記流れ込み電流の時間微分値（ｄＩａ／ｄｔ）が電流微分閾値（Ｔｈ４）まで低下する第３の解除条件（Ｃ３）と、のうちの少なくとも１つを上記所定の解除条件としている、請求項３に記載の蓄電装置。
上記複数の蓄電池はいずれも、充電率（ＳＯＣ）に対する開回路電圧（ＯＣＶ）の相関について、上記充電率の中間領域（Ｓｂ）で上記開回路電圧が略一定であり且つ上記充電率の上記中間領域を挟んだ両端領域（Ｓａ，Ｓｃ）でこの充電率の変化に伴って上記開回路電圧が変化するような電圧特性を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
上記複数の蓄電池はいずれも、電池セルの正極にリン酸鉄リチウムが用いられている、請求項１～５のいずれか一項に記載の蓄電装置。