JPH11299122A - 充電状態制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間で確実に各セルの充電状態を揃えるこ
とが可能な充電状態制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 各セルの残存容量を求め、そのうち、最
大残存容量Ｑmax を有するセルを放電すべき対象セルと
して設定すると共に、この対象セルが放電後に有すべき
目標残存容量Ｑｚとして全セルの残存容量の平均値を設
定する。そして目標放電量△Ｑ（＝Ｑmax −Ｑｚ）を算
出し(S210)、対象セルに放電回路を接続した(S220)後、
放電回路に流れる対象セルからの放電電流Ｉｈを測定し
て、その積算値Ｑｈを算出し、積算値Ｑｈが目標放電量
△Ｑに達すると、対象セルから放電回路を切り放す(S23
0〜S250)。このように対象セルが目標残存容量Ｑｚに達
したか否かの判断を、セルの開回路電圧を実測すること
なく行っているので、短時間で確実にセルの充電状態を
揃えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、組電池を構成する
ため直列接続された多数の単位電池の充電状態を制御す
る充電状態制御方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、充放電自在な二次電池を搭載
し、この電池の電力で作動するモータの駆動力により走
行する電気自動車が知られている。そして、電気自動車
では、排気ガスを排出しない優れた特徴を持っている
が、実用的な走行を可能とするには、非常に大容量の電
池を搭載する必要があり、電池搭載用に大きな容積を必
要とするだけでなく、車両の重量を増大させるため、走
行性能がガソリン車に比べて大きく劣るという問題があ
った。

【０００３】これに対して、エンジンとモータとをいず
れも搭載し、エンジン効率のよい定速走行時等はエンジ
ンの駆動力で走行（以下、エンジン走行という）し、エ
ンジンの効率が低く、二酸化炭素や窒素酸化物の排出量
が多くなる発進時やフル加速時には、モータの駆動力で
走行（以下、モータ走行という）するハイブリッド電気
自動車（以下、ハイブリッド車という）が知られてい
る。このハイブリッド車では、エンジン効率のよい走行
状態の時にのみエンジン走行を行うため低公害であるだ
けでなく、エンジン走行時に電池を充電できるため、電
気自動車に比べて小容量の電池を使用することができ、
従って、モータ駆動系を小型，軽量化することができ
る。

【０００４】しかし、ハイブリッド車では、エンジンの
みを搭載する車（以下、エンジン車という）の装備に加
えてモータ駆動系を搭載するため、エンジン車に比べて
車重が増大することから、エンジン車なみの走行性能を
確保するには、モータ駆動系をできるだけ小型軽量にす
ること、特に電池の小型軽量化が望まれている。

【０００５】ところで、ハイブリッド車搭載用電池とし
て使用可能な二次電池として、従来より、鉛電池やニッ
カド，ニッケル水素電池等が知られており、これら電池
は、その単体（セル）を多数直列接続してなる組電池と
して使用される。そして、セルの出力電圧は、鉛電池で
約２Ｖ，ニッケル水素電池で１．２Ｖ（ニッカド電池も
ほぼ同じ）であり、例えば、３００Ｖの電圧を得るに
は、鉛電池では１５０，ニッケル水素電池では２５０も
のセルを直列接続する。つまり、組電池を構成するセル
数を減らすことが小型軽量化に結び付くため、高出力の
二次電池が望まれていた。

【０００６】このような要求に応える新しい二次電池と
して、高い重量エネルギ密度（同容量の鉛電池の約４
倍，ニッケル水素電池の約２倍）、及び高い出力電圧
（３．６Ｖ）を有するリチウム電池が期待されている。
このリチウム電池では、出力電圧３００Ｖの組電池なら
ば８０セルで構成でき、即ち、組電池を構成するセル数
を、ニッケル水素電池に対しては１／３以下に、鉛電池
に対しては約半数に削減できるのである。

【０００７】しかし、リチウム電池は、過充電や過放電
に弱く、定められた電圧の範囲内で使用しなければ、材
料の分解による著しい容量の低下や異常発熱を引き起こ
して電池として使用できなくなるおそれがある。このた
め、鉛電池やニッケル水素電池等を単位セルとする従来
の組電池では、組電池の両端電圧を監視し、例えば、使
用電圧範囲が１．８〜２．４Ｖの鉛電池からなるセルを
１５０直列した組電池では、その両端電圧が１．８〜
２．４×１５０＝２７０〜３６０Ｖの範囲に収まるよう
に充放電制御することが一般的であったが、リチウム電
池は、このように組電池の両端電圧のみで制御すること
ができなかった。

【０００８】即ち、組電池を構成する各セルでは、性能
の個体差や周囲温度および漏れ電流の違い等によって充
電可能容量がばらつき、組電池の充放電時に各セルを流
れる電流がどのセルも等しいにも関わらず、各セルの残
存容量（ＳＯＣ）、ひいては各セルの両端電圧がばらつ
く。従って、従来のように組電池の両端電圧のみを監視
して、組電池の上限電圧まで充電すると、平均値より高
い両端電圧を有するセルは過充電となり、逆に、組電池
の下限電圧まで放電すると、平均値より低い両端電圧を
有するセルは過放電となる。そして、鉛電池，ニッケル
水素電池等は、過充電や過放電になっても電池の性能が
多少劣化するだけであるため、このような制御でも問題
なかったが、リチウム電池は、過充電や過放電によって
使用不能に陥るため、このような制御を行うことができ
ないのである。

【０００９】そこで、リチウム電池を単位セルとした組
電池では、例えば、充電中は、最も高電圧となっている
セルを検出し、そのセルが上限電圧に達する前に充電を
終了し、一方、放電中は、最も低電圧となっているセル
を検出し、そのセルが下限電圧に達する前に放電を終了
するように制御することにより、全てのセルを動作可能
な電圧範囲で充放電する方法が知られている。

【００１０】ところが、この場合、組電池の充放電が、
最大電圧を有するセルと最小電圧を有するセルとにより
制限され、セル間のばらつきが大きい程、組電池全体と
しての使用可能な電圧範囲が狭くなるため、組電池の性
能を十分に引き出すことができないという問題があっ
た。

【００１１】これに対して、例えば特開平６−２５３４
６３号公報には、各セルに抵抗とスイッチからなる放電
回路（バイパス回路）を並列に接続し、セルの電圧にば
らつきが生じると、電圧が高い方のセルの放電回路を閉
じて、強制的に放電を行ったり、充電電流を分流（バイ
パス）させ充電を制限したりするいわゆるバランス充放
電により、セル間の電圧差を小さくし、ばらつきを小さ
くするものが開示されている。

【００１２】更に、特開平９−８４２１２号公報には、
組電池を構成する単位電池の中の容量の大きな電池にの
み制御回路の電源となる安定回路を並列に接続すること
により、容量の大きな電池を優先的に放電させ、セルの
電圧のばらつきを抑えるために放電させるエネルギーを
有効利用するものが開示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者（バラン
ス充放電を行うもの）の場合、セルの両端電圧を正しく
揃えようとすると、非常に時間がかかってしまうという
問題があった。即ち、セルの両端電圧は、その内部抵抗
の影響により充放電電流の大きさによって変化するた
め、各セルの両端電圧を正しく揃えるには、充放電電流
の電流値がゼロの時に検出される開回路電圧を揃える必
要がある。そのためには、ある程度放電した後、放電を
停止させて開回路電圧を検出しなければならない。そし
て、目標値と一致していなければ、この放電，停止，放
電，停止，…を、停止時に検出される開回路電圧が目標
値と一致するまで繰り返さなければならないのである。
ところが、電池の両端電圧は、充放電電流の変化に対し
て緩慢に応答する成分を有しており、放電を停止させた
時に充放電電流がゼロになってもしばらくはドリフトす
るため、放電停止後ある程度時間をおかなければ精度の
よい開回路電圧の検出を行うことができない。その結
果、開回路電圧の検出、ひいてはバランス充放電の制御
に時間がかかってしまうのである。特にハイブリッド車
のように、負荷への電流変化の激しい電池の場合は、電
圧を揃えるのに必要な安定した状態は期待できない。

【００１４】また、後者の場合、制御回路用の電源が、
ばらついた電池の余剰電力で駆動され、しかも余剰電力
を供給する電池が刻々と別のものに変わってしまう。つ
まり、システム全体の制御のために安定した電源を供給
すべき制御回路に、不安定な電力を供給することになる
ため好ましくない。また、組電池の性能向上のために
は、本来セルの品質管理を上げてばらつきのないセルで
構成するのが最も効果的であり、ばらつき補正の実施
は、必要最小限にとどめるべきである。しかし、この装
置では、セルの品質が向上し、ばらつきが少なくなった
場合は、頻繁に最大容量の電池が入れ替わることにな
り、制御系の電圧が益々不安定になってしまうという問
題があった。

【００１５】本発明は、上記問題点を解決するために、
短時間で確実に各セルの充電状態を揃えることが可能な
充電状態制御方法及び装置を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた発明である請求項１に記載の充電状態制御方
法は、組電池を構成する各単位電池の残存容量を検出
し、検出された残存容量のばらつきが、予め設定された
許容範囲内となるように、単位電池の残存容量を個別に
調整（放電或いは充電）する。

【００１７】即ち、本発明では、充放電電流の大きさに
応じて検出値が変化する単位電池の両端電圧に基づいて
制御するのではなく、充放電電流の積算値のみによって
決まり、充放電電流の大きさの影響を受けない単位電池
の残存容量に基づいて制御している。

【００１８】従って、本発明の充電状態制御方法によれ
ば、充放電電流が変化しても単位電池の充電状態を正し
く検出することができるため、開回路電圧を検出する場
合のように充放電制御を中断する必要がなく、組電池を
構成する各単位電池の充電状態を短時間で確実に揃える
ことができる。

【００１９】なお、単位電池の残存容量のばらつきは、
例えば、残存容量の最大値と最小値との差により全単位
電池を一括して判定してもよいし、残存容量の最大値又
は最小値或いは平均値と各単位電池の残存容量との差に
より各単位電池毎に個別に判定してもよい。

【００２０】次に、請求項２に記載の充電状態制御装置
は、請求項１に記載の方法を実現する装置であり、残存
容量検出手段が、組電池を構成する各単位電池の残存容
量を検出し、残存容量調整手段が、残存容量検出手段に
て検出される各単位電池の残存容量のばらつきが、予め
設定された許容範囲内となるように、単位電池の残存容
量を個別に調整する。

【００２１】従って、本発明の充電状態制御装置によれ
ば、請求項１に記載の方法と同様に、組電池を構成する
各単位電池の充電状態を短時間で確実に揃えることがで
きる。次に、請求項３に記載の充電状態制御装置では、
残存容量検出手段にて検出される各単位電池の残存容量
に基づいて、目標値設定手段が、前記充放電手段の充放
電対象となる単位電池、及び充放電手段による充放電の
結果、該単位電池が有するべき目標残存容量を設定す
る。そして、充放電制御手段が、目標値設定手段により
充放電対象として設定された単位電池の残存容量が目標
残存容量に達するまでの間、充放電手段により該単位電
池を放電或いは充電させる。

【００２２】これを繰り返すことにより、組電池を構成
する各単位電池の残存容量を、次第にほぼ一定値に揃え
ることができる。但し、各単位電池の残存容量を正確に
一致させる必要のない場合は、残存容量検出手段にて検
出された残存容量のばらつきが、許容範囲を越えた場合
にのみ、上述の制御を行うようにすればよい。

【００２３】なお、目標値設定手段が設定する充放電対
象となる単位電池として、例えば、充放電手段が単位電
池の放電を行う場合には、残存容量が最大の単位電池，
或いは残存容量の大きい方から複数個の単位電池を設定
することができ、逆に、充放電手段が単位電池の充電を
行う場合には、残存容量が最小の単位電池，或いは残存
容量が小さい方から複数個の単位電池を設定することが
できる。

【００２４】また、目標値設定手段が設定する目標残存
容量として、例えば、残存容量の平均値や残存容量の最
大値と最小値との間の中央値等の他、充放電手段が単位
電池の放電を行う場合には残存容量の最小値、充放電手
段が単位電池の充電を行う場合には残存容量の最大値等
を設定してもよい。即ち、残存容量検出手段にて検出さ
れた残存容量の最大値と最小値との間の任意の値を目標
残存容量とすることが可能である。

【００２５】ところで、充放電制御手段にて、充放電対
象の単位電池が、目標残存容量に達したか否かを判断す
る場合、具体的には、例えば次の（請求項４〜７）よう
にして行えばよい。即ち、請求項４に記載の充電状態制
御装置では、充放電手段により充放電対象単位電池に流
れる充放電電流を積算する電流積算手段を備え、充放電
手段の動作を開始させた後、電流積算手段での積算値
が、残存容量検出手段にて検出された充放電対象単位電
池の残存容量と、目標値設定手段にて設定された目標残
存容量との差分である目標充放電容量に達すると、充放
電手段の動作を終了させている。

【００２６】つまり、充放電手段によって充放電対象単
位電池に流れる充放電電流に基づいて、該単位電池に実
際に充電，或いは該単位電池から実際に放電された充放
電容量を直接算出し、該単位電池の現在の残存容量から
目標残存容量に達するのに必要な目標充放電容量と比較
することにより、目標残存容量に達したか否かを判定し
ているのである。

【００２７】ところで、二次電池（特にリチウム電池）
では、図２２に示すように、残存容量（容量比）と開回
路電圧とはほぼ一意に相関があること、つまり、開回路
電圧から残存容量をほぼ特定できることが知られてい
る。なお図２２は、リチウム電池を用いてこの関係を測
定した結果の一例である。しかし、充放電手段による充
放電期間中、電圧検出手段にて検出される充放電対象単
位電池の両端電圧は、該単位電池の内部抵抗と充放電電
流とで決まる電圧分（以下、ＩＲ分という）だけ、開回
路電圧から降下（放電時）又は上昇（充電時）したもの
となっている。

【００２８】そこで、請求項５に記載の充電状態制御装
置では、充放電対象単位電池の両端電圧を検出する電圧
検出手段を備え、充放電手段の動作を開始させた後、電
圧検出手段での検出値が、残存容量検出手段にて検出さ
れた充放電対象単位電池の残存容量に相当する開回路電
圧と、目標値設定手段にて設定された目標残存容量に相
当する目標開回路電圧との差分だけ変化すると、充放電
手段の動作を終了させている。

【００２９】つまり、充放電手段による充放電期間中、
充放電対象単位電池の内部抵抗及び充放電電流の変動が
小さく、ＩＲ分がほぼ一定であれば、電圧検出手段にて
検出される該単位電池の両端電圧は、開回路電圧からＩ
Ｒ分だけ単純にシフトしたものであるとみなすことがで
きる。このため、充放電手段による充放電が開始されて
から、充放電前の残存容量に相当する開回路電圧と目標
開回路電圧との差分だけ、電圧検出手段での検出値が変
化すれば、これを充放電対象単位電池の開回路電圧が目
標開回路電圧に等しくなった、換言すれば、該単位電池
の残存容量が目標残存容量に等しくなったと見なすこと
できるのである。

【００３０】また次に、請求項６に記載の充電状態制御
装置では、充放電手段により充放電対象単位電池に流れ
る充放電電流の推定値に基づいて、残存容量検出手段に
て特定された充放電対象単位電池の残存容量と、目標値
設定手段にて設定された目標残存容量との差分である目
標充放電容量だけ放電或いは充電するのに必要な充放電
時間を推定する時間推定手段を備え、充放電手段の動作
を開始させた後、時間推定手段により推定された充放電
時間が経過すると、充放電手段の動作を終了させてい
る。

【００３１】なお、充放電手段により充放電対象単位電
池に流れる充放電電流の推定値さえ求めることができれ
ば、この推定値で目標充放電容量を除することにより、
簡単に充放電時間を算出することができる。また、充放
電電流の推定値は、例えば、充放電対象単位電池の開回
路電圧，内部抵抗，充放電手段の構成（例えば，抵抗で
あれば抵抗値，電池であれば充電電圧等）から求めるこ
とができる。

【００３２】但し、充放電手段による充放電が進むと、
充放電対象単位電池の両端電圧が変化し、これに応じて
充放電電流も変化するため、この変化を見込んで充放電
電流の推定値、ひいては充放電時間を設定することが望
ましい。また、請求項７に記載の充電状態制御装置で
は、充放電手段が、設定の切替により、電流値の異なる
少なくとも２種類の充放電電流を流すと共に、充放電制
御手段は、充放電対象として設定された単位電池の両端
電圧を検出する電圧検出手段と、充放電手段により前記
充放電対象単位電池に流れる充放電電流を検出する電流
検出手段と、放電手段の設定を切替えることにより、電
圧検出手段及び電流検出手段にて検出される複数対の検
出結果に基づいて、放電電流がゼロとなる時の両端電圧
である開回路電圧を推定する開回路電圧推定手段とを備
え、充放電手段の動作を開始させた後、開回路電圧推定
手段にて推定された開回路電圧が、目標値設定手段にて
設定される目標残存容量に相当する目標開回路電圧に達
すると、充放電手段の動作を終了させている。

【００３３】つまり、充放電対象単位電池の充放電電流
及び両端電圧を、電流値が異なるようにして複数対（少
なくとも２対）検出することができれば、電圧電流特性
を表すグラフ（直線）を求めることができる。例えば、
放電電流が流れている場合に検出される電圧値，電流値
の組が、（Ｖ１，Ｉ１）（Ｖ２，Ｉ２）である場合、こ
れら検出値から図２３に示すような電圧電流特性を求め
ることができる。なお、グラフの傾きが単位電池の内部
抵抗の大きさに相当する。このグラフから開回路電圧に
相当する電流値＝０の時の電圧値ＶＯを求めることによ
り、簡単に開回路電圧を推定することができるのであ
る。但し、組電池を充放電する主電流が流れている場合
は、電流値として充放電電流と主電流とを加算したもの
を用いる必要がある。

【００３４】例えば、図２３に示したグラフは、セル電
圧をＶ，放電電流をＩとして（１）式にて表すことがで
きる。 (Ｖ−Ｖ１)／(Ｉ−Ｉ１)＝(Ｖ１−Ｖ２)／(Ｉ１−Ｉ２) （１） この（１）式において、放電電流Ｉ＝０とすれば、
（２）式を導くことができ、即ち、検出値をこの（２）
式に当てはめるだけで、開回路電圧の推定ＶＯｓを簡単
に算出できる。

【００３５】 ＶＯｓ＝（Ｖ２・Ｉ１−Ｖ１・Ｉ２）／（Ｉ１−Ｉ２） （２） ところで、充放電手段は、請求項８に記載のように、単
位電池に接続されると該単位電池の充電或いは放電のう
ち少なくともいずれか一方を行う充放電器を一つだけ備
えて、切替スイッチにより、この充放電器を、任意の単
位電池に選択的に接続することにより、全ての単位電池
が共通の充放電器にて充放電されるように構成してもよ
いし、請求項９に記載のように、充放電器を単位電池毎
に設け、充放電器を単位電池に並列接続する電流経路に
それぞれ設けられたスイッチを開閉することにより、ど
の単位電池も専用の充放電器にて充放電されるように構
成してもよい。

【００３６】前者（請求項８）の場合、装置規模を小型
化することができ、一方、後者（請求項９）の場合、切
替スイッチのような複雑な部品を用いることなく、構成
の単純な部品だけで安価に構成することができると共
に、複数の単位電池の充放電を同時に行うことができ、
より速やかに各単位電池の充電状態を揃えることができ
る。

【００３７】ここで、請求項９記載のように単位電池毎
に充放電器及びスイッチが設けられ、更に、残存容量検
出手段が、組電池を構成する単位電池の数をｎ個とし
て、組電池の両端及び各単位電池の接続点からそれぞれ
延設されたｎ＋１本の検出用導線と、単位電池の両端に
接続された各一対の検出用導線を介して、各単位電池の
両端電圧を検出する第２電圧検出手段とを備え、第２電
圧検出手段での検出結果に基づいて各単位電池の残存容
量を検出するように構成されている場合には、請求項１
０記載のように、検出用導線を、充放電手段（充放電器
及びスイッチ）を単位電池に接続するための充放電用導
線として共用するように構成してもよい。

【００３８】この場合、検出用導線と充放電用導線とを
共用することにより、導線の本数を削減できるため、装
置の小型化，軽量化を図ることができる。即ち、電気自
動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＥＶ）等に搭載され
る組電池では、大きな出力電圧が要求され、多数の単位
電池を組み合わせなければならないため、各単位電池毎
に設ける必要のある検出用導線と充放電用導線とがそれ
ぞれ別個に設けられていると、重量や配線スペースの著
しい増大を招いてしまうのである。

【００３９】しかし、このように検出用導線を充放電用
導線としても使用した場合、充放電手段によって充放電
電流が流れると、検出用導線の抵抗分に基づく電圧降下
或いは電圧上昇により、検出用導線を介して検出される
単位電池の両端電圧に誤差を生じてしまい、ひいては、
単位電池の充電状態のばらつきの判定を精度よく行うこ
とができなくなってしまうという問題があった。

【００４０】しかも、ＥＶやＨＥＶ等の場合、搭載スペ
ースの関係上これら配線距離が長くなりがちであるだけ
でなく、多数の単位電池からなる組電池では、導線を太
くすると重量や配線スペースの著しい増大を招いてしま
うため、導線自体を低抵抗化することもできず、これら
導線による電圧変動は無視できないほど大きなものとな
っている。

【００４１】そこで、検出用導線の抵抗による第２電圧
検出手段での検出誤差を除去して、単位電池のばらつき
判定の精度を向上させるため、請求項１１記載の充電状
態制御装置では、残存容量検出手段と充放電手段とを、
異なるタイミングにて動作させている。

【００４２】つまり、充放電用電流が流れていなければ
検出用導線での電圧上昇或いは電圧降下が生じないた
め、第２電圧検出手段では、単位電池の両端電圧を検出
用導線を介して精度よく検出することができるのであ
る。なお、単位電池では、充放電電流を流した後、充放
電電流がゼロになっても両端電圧が一定値に落ち着くま
でに時間がかかるため（この現象を単位電池の過渡応答
とよぶ）、より精度のよい検出を行うには、請求項１２
記載のように、充放電手段の動作後、休止期間をおいて
残存容量検出手段を動作させることが望ましい。

【００４３】また、検出用導線の抵抗による第２電圧検
出手段での検出誤差を低減して、単位電池のばらつき判
定の精度を向上させるための他の構成として、請求項１
３に記載の充電状態制御装置の残存容量検出手段では、
第２電流検出手段が、各充放電器に流れる充放電電流を
検出すると共に、補正手段が、第２電流検出手段にて検
出された検出対象単位電池及び該検出対象単位電池に隣
接する単位電池の充放電電流に基づき、検出対象単位電
池の両端に接続された一対の検出用導線にて生じる電圧
上昇或いは電圧降下を算出し、該算出値により、第２電
圧検出手段にて検出された前記検出対象単位電池の両端
電圧を補正するようにされている。

【００４４】つまり、本発明の充電状態制御装置によれ
ば、検出対象単位電池、又は隣接する単位電池に充放電
電流が流れていても、その充放電電流による検出用導線
での電圧変動を補償できるため、充放電手段の作動状態
によらず、単位電池の両端電圧を精度よく検出できる。

【００４５】なお、第２電圧検出手段は、請求項５及び
請求項７に記載の電圧検出手段を兼ねていてもよく、ま
た、第２電流検出手段は、請求項７に記載の電流検出手
段を兼ねていてもよい。また、上述の請求項１０ないし
請求項１３では、検出用導線と充放電用導線とを共用す
る場合について説明したが、当該装置の許容重量及び配
線スペースに余裕がある場合には、請求項１４に示すよ
うに、検出用導線と充放電用導線とを別個に設けてもよ
い。

【００４６】この場合も、充放電電流による検出用導線
での電圧変動がないため、充放電手段の作動状態によら
ず、単位電池の両端電圧を精度よく検出できる。ところ
で、単位電池は内部抵抗を有するため、組電池の充放電
により流れる主電流によって両端電圧が変化する。特
に、当該装置がＥＶやＨＥＶに搭載された組電池を制御
する場合、この主電流の変動は非常に大きなものとな
る。

【００４７】このため、検出用導線と充電用導線との共
用、非共用に関わらず、主電流が流れている時には、第
２電圧検出手段での検出電圧の誤差が大きくなり、ひい
ては、単位電池の残存容量のばらつき判定も精度よく行
うことができない。そこで、請求項１５に記載の充電状
態制御装置の残存容量検出手段では、主電流検出手段
が、組電池の充放電により流れる主電流を検出し、第２
補正手段が、主電流検出手段にて検出された主電流に基
づき検出対象単位電池の内部抵抗により生じる電圧上昇
或いは電圧降下を算出し、該算出値により、第２電圧検
出手段にて検出された検出対象単位電池の両端電圧を補
正するようにされている。

【００４８】つまり、本発明の充電状態制御装置によれ
ば、主電流による各単位電池の両端電圧の変動を補償で
きるため、組電池の使用状態によらず、単位電池の両端
電圧を精度よく検出できる。ところで、充放電手段を構
成する充放電器は、例えば、請求項１６に記載のよう
に、抵抗器からなり、接続された単位電池の放電のみを
行うものであってもよいし、請求項１７に記載のよう
に、接続された単位電池からの放電電流により充電さ
れ、自身の放電電流により単位電池を充電する補助蓄電
器であってもよい。もちろん充電のみを行うものであっ
てもよい。

【００４９】なお、補助蓄電器としては、例えば、組電
池を構成する単位電池と同じ（違っていてもよい）二次
電池や電気二重層コンデンサ等のキャパシタを用いるこ
とができる。ところで、補助蓄電器等のように充電，放
電のいずれもが可能な充放電器を用いる場合、充放電器
にて単位電池の放電又は充電のいずれを行うか決める必
要がある。

【００５０】そこで、請求項１８に記載の充電状態制御
装置では、充放電指定手段が、残存容量検出手段にて検
出される各単位電池の残存容量に基づき、最大値と平均
値との差の方が平均値と最小値との差のより大きけれ
ば、充放電制御手段に最大残存容量を有する単位電池の
放電を行わせ、該大小関係が反対であれば、充放電制御
手段に最小残存容量を有する単位電池の充電を行わせて
いる。

【００５１】即ち、本発明では、残存容量の平均値から
の偏りの大きい方の単位電池が、充放電対象となるの
で、残存容量の調整をより効果的に行うことができる。
また、このように、充放電指定手段により、充電，放電
のいずれを行うか決めたとしても、放電すべきセルより
補助蓄電器の両端電圧の方が大きい場合、或いは充電す
べきセルより補助蓄電器の両端電圧の方が小さい場合に
は、これを実行することができない。

【００５２】そこで、請求項１９に記載の充電状態制御
装置では、優先制御指令手段が、充放電対象単位電池の
両端電圧と補助蓄電器の両端電圧との電圧の大小関係
が、充電指定手段にて指定に従った充放電電流を流すこ
とが不可能な関係にある場合、該大小関係が適切なもの
となるように、組電池全体の充放電を行う充電装置及び
負荷装置による充電或いは放電を優先的に行わせてい
る。

【００５３】つまり、放電制御が行うことができなけれ
ば、充電装置に優先的に組電池を充電させ、単位電池の
両端電圧を全体的に上昇させて、補助蓄電器を用いた放
電が可能なようにし、逆に補助蓄電器を用いた充電制御
を行うことができない場合は、負荷装置により優先的に
放電を行わせて、補助蓄電器を用いた充電が可能なよう
にしているのである。但し、このような充電制御，放電
制御を行うことにより、単位電池の動作電圧範囲を越え
てしまうことのないように、制限を加える必要がある。

【００５４】ところで、組電池を構成する単位電池とし
ては、鉛電池，ニッケル系電池等様々なものを用いるこ
とができるが、請求項２０に記載のように、リチウムイ
オンを吸蔵放出する材料からなる電極によって構成され
るリチウム電池を用いることが望ましい。

【００５５】即ち、リチウム電池は、エネルギー密度が
高く、しかも出力電圧が高いため、同じ高電圧を得るに
しても、少ないセル数で、容量の大きな組電池を構成す
ることができ、組電池自体や当該充電状態制御装置を小
型軽量化することができるからである。

【００５６】また、当該充電状態制御装置は、いかなる
用途に使用される組電池に適用してもよいが、例えば請
求項２１に記載のように、電気自動車或いはハイブリッ
ド電気自動車の動力源であるモータへの電源供給用とし
て使用される組電池に適用すれば、ハイブリッド電気自
動車の信頼性、耐久性を向上させることができる。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。 ［第１実施例］図１は、本発明が適用された第１実施例
の組電池システムの全体構成を表す回路図であり、図２
は、本実施例の組電池システムを搭載するハイブリッド
自動車の駆動系を表すブロック図である。

【００５８】図２に示すように、ハイブリッド自動車
は、エンジンＥと、モータ及び発電機を兼ねる電動機Ｍ
とを備えており、これらエンジンＥ及び電動機Ｍにて発
生した駆動力が、これら駆動力の統合，分配を行う動力
統合分配装置Ｄを介して駆動輪Ｗに伝達されるように構
成されている。また、電動機Ｍには充放電可能な組電池
システム２が、インバータＶを介して接続されており、
更に車両の走行状態や組電池システム２での充電状態等
に応じて、エンジンＥや電動機Ｍの始動，停止、動力統
合分配装置Ｄでの駆動力の配分、インバータＶの動作方
向等を制御するハイブリッド車コントローラ（以下、Ｈ
ＥＶコントローラという）Ｃを備えている。このように
構成されたハイブリッド自動車では、エンジンＥの運転
効率のよい定速走行時等には、ＨＥＶコントローラＣに
より、エンジンＥからの駆動力が駆動輪Ｗに伝達される
よう動力統合分配装置Ｄが設定され、エンジンＥの駆動
力による走行が行われる。この時、組電池システム２の
充電量が不十分であれば、ＨＥＶコントローラＣによ
り、エンジンＥからの駆動力が電動機Ｍへも伝達される
よう動力統合分配装置Ｄが設定されると共に、電動機Ｍ
が発電機として動作するように設定され、電動機Ｍにて
発電された電力がインバータＶを介して組電池システム
２に供給され、その充電のために使用される。

【００５９】一方、エンジンＥの運転効率の悪い始動時
やフル加速時等には、ＨＥＶコントローラＣにより、電
動機Ｍが、組電池システム２から電力供給を受けて動作
するモータとして動作するように設定されると共に、電
動機Ｍからの駆動力、又は電動機Ｍ及びエンジンＥから
の駆動力を統合した駆動力が駆動輪Ｗに伝達されるよう
に動力統合分配装置Ｄが設定され、電動機Ｍの駆動力を
用いた走行が行われる。

【００６０】次に、本実施例の組電池システム２は、図
１に示すように、充放電自在な二次電池であるリチウム
電池を単位電池（セル）Ｂ１〜Ｂｎとして、これを多数
直列接続してなる組電池１０と、各セルＢ１〜Ｂｎの両
端電圧をそれぞれ検出する電圧検出器ＯＰv1〜ＯＰvn，
及び電圧検出器ＯＰv1〜ＯＰvnからの検出信号のうちい
ずれか一つを制御信号Ｓ１に従って選択するマルチプレ
クサ（ＭＰＸ）１４からなる電圧検出部１２と、組電池
１０に直列接続された抵抗Ｒｓ，及び抵抗Ｒｓの両端電
圧を検出することにより組電池１０の充放電電流（主電
流）Ｉｓを検出するための電圧検出器ＯＰｓからなる主
電流検出部１６と、抵抗Ｒｈからなる放電回路１８と、
この放電回路１８が接続された出力端子を、制御信号Ｓ
２に従って、各セルＢ１〜Ｂｎの両端に接続されたいず
れかの入力端子，或いはいずれにも接続されない中立端
子（図示せず）に接続するリレー２０と、放電回路１８
を構成する抵抗Ｒｈの両端電圧を検出することにより放
電回路１８に流れる放電電流を検出する電圧検出器ＯＰ
ｈからなる放電電流検出部２２と、制御信号Ｓ１，Ｓ２
の出力、ＭＰＸ１４，主電流検出部１６，放電電流検出
部２２からの検出信号の入力を行うことにより、後述す
る充電状態制御を実行するマイクロプロセッサ（ＭＰ
Ｕ）２４と、ＭＰＵ２４が実行する処理のプログラム
や、その処理に必要なデータ等を記憶するメモリ２６と
を備えている。

【００６１】そして、この組電池システム２では、電動
機Ｍをモータとして使用する場合に、組電池１０の両端
に接続された電源ラインＬを介して、組電池１０に蓄積
された電力を電動機Ｍに供給し、また、電動機Ｍを発電
機として使用する場合に、電源ラインＬを介して電動機
Ｍから供給される電力を組電池１０に充電する。

【００６２】その一方で、電圧検出部１２や主電流検出
部１６での検出値等から各セルＢ１〜Ｂｎの残存容量を
検出し、この残存容量が許容値以上にばらついている場
合に、リレー２０を操作して残存容量の大きなセルＢｋ
（ｋ＝１〜ｎ）に放電回路１８を接続し、セルＢｋを放
電させることにより、残存容量のばらつきが許容範囲内
に収まるようセルＢ１〜Ｂｎの充電状態を制御する。

【００６３】以下、このような充電状態を揃える制御を
実現するために、ＭＰＵ２４にて実行される処理を、図
３，図４に示すフローチャートに沿って詳しく説明す
る。なお、本処理が起動される初期状態において、リレ
ー２０は中立端子に接続されているものとする。

【００６４】図３に示すように、本処理が起動される
と、まずＳ１１０では、制御信号Ｓ１の設定を順次切り
替えながら、電圧検出部１２からの出力を順次読み込む
ことにより、各セルＢ１〜Ｂｎの開回路電圧ＶＯ１〜Ｖ
Ｏｎを検出する。なお、この処理は、主電流検出部１６
からの出力に基づいて、主電流Ｉｓが流れていない時に
行う。

【００６５】続くＳ１２０では、Ｓ１１０にて検出され
た開回路電圧ＶＯ１〜ＶＯｎに基づいて、各セルＢ１〜
Ｂｎの残存容量Ｑ１〜Ｑｎを求める。これは、開回路電
圧ＶＯと残存容量Ｑとの関係を予め測定した結果（図２
２参照）をテーブルとしてメモリ２６に記憶しておき、
このテーブルを検索することにより求めればよい。

【００６６】続くＳ１３０では、Ｓ１２０にて求められ
た残存容量Ｑ１〜Ｑｎに基づいて、最大残存容量を有す
るセルのセル番号ＮＵ，残存容量Ｑmax， 開回路電圧Ｖ
Ｏmax 、及び最小残存容量を有するセルのセル番号Ｎ
Ｌ，残存容量Ｑmin， 開回路電圧ＶＯmin を記憶する。

【００６７】そしてＳ１４０では、最大残存容量と最小
残存容量との差（Ｑmax−Ｑmin），即ちセルＢ１〜Ｂｎ
の残存容量のばらつきが、許容値ＱＲより大きいか否か
を判断し、許容値ＱＲ以下であれば、そのままＳ１１０
に戻る。一方、Ｓ１４０にて、残存容量のばらつきが許
容値ＱＲより大きいと判定された場合は、セルＢ１〜Ｂ
ｎの充電状態を調整する必要があるものとしてＳ１５０
に移行する。

【００６８】Ｓ１５０では、全セルＢ１〜Ｂｎの残存容
量Ｑ１〜Ｑｎの平均値を算出し、これを残存容量を調整
すべき対象セル（本実施例では、最大残存容量Ｑmax を
有するセルＢ_NU）の目標残存容量Ｑｚとして設定し、続
くＳ１６０では、残存容量調整処理を実行した後、Ｓ１
１０に戻り、上述の処理を繰り返し実行する。

【００６９】次に、Ｓ１６０にて実行される残存容量調
整処理について説明する。図４に示すように、本処理が
起動されると、まずＳ２１０では、先のＳ１３０にて記
憶された最大残存容量Ｑmax から先のＳ１５０にて設定
された目標残存容量Ｑｚを減じることにより、目標放電
容量△Ｑ（＝Ｑmax−Ｑｚ） を算出し、続くＳ２２０で
は、制御信号Ｓ２を出力してリレー２０の設定を切り替
えることにより、対象セルＢ_NUに放電回路１８を接続す
る。続くＳ２３０では、放電電流検出部２２からの検出
値を読み込んで、放電回路１８に流れる放電電流Ｉｈを
求めると共に、その放電電流Ｉｈの積算値Ｑｈを算出
し、Ｓ２４０では、積算値Ｑｈが目標放電量△Ｑ以上で
あるか否かを判断する。そして、積算値Ｑｈが目標放電
量△Ｑより小さければＳ２３０に戻って、Ｓ２３０，Ｓ
２４０の処理を繰り返し実行する。

【００７０】その後、放電回路１８による対象セルＢ_NU
の放電が進み、放電電流Ｉｈの積算値Ｑｈが目標放電量
△Ｑ以上となって、Ｓ２４０にて肯定判定されると、Ｓ
２５０に移行して、制御信号Ｓ２を出力してリレー２０
を中立端子に戻すことにより、放電回路１８を対象セル
Ｂ_NUから切り離して本処理を終了する。

【００７１】以上説明したように、本実施例の組電池シ
ステム２においては、各セルＢ１〜Ｂｎの充電状態、即
ち残存容量Ｑ１〜Ｑｎが許容値ＱＲを越えてばらついた
時に、最大残存容量Ｑmax を有するセルＢ_NUを、目標残
存容量Ｑｚ（全セルの残存容量の平均値）まで放電させ
ている。従って、各セルの残存容量Ｑ１〜Ｑｎを、その
ばらつきが許容値ＱＲ以内となるように揃えることがで
きる。

【００７２】また、本実施例では、対象セルＢ_NUの残存
容量が目標残存容量Ｑｚに達したか否かの判断を、対象
セルＢ_NUから実際に放電された容量を放電電流Ｉｈの積
算（積算値Ｑｈ）により求め、これを目標放電容量△Ｑ
と比較することで、対象セルＢ_NUの開回路電圧を実測す
ることなく行っている。

【００７３】従って、本実施例によれば、短時間で確実
にセルＢ１〜Ｂｎの充電状態を調整することができる。
その結果、各セルの過充電や過放電を確実に防ぐことが
できると共に、組電池１０として使用可能な電圧範囲を
最大限に広げることができ、組電池１０の性能や電池寿
命の向上を図ることができる。

【００７４】更に本実施例では、セルＢ１〜Ｂｎとし
て、出力の大きいリチウム電池を用いているので、鉛電
池やニッケル水素電池等を用いる場合に比べて、同出力
の組電池１０をより少ないセル数にて構成することがで
き、装置の小型軽量化を図ることができる。

【００７５】なお、残存容量調整処理を実行するか否か
の判定に用いるばらつきの許容値ＱＲは、例えばセルの
容量の±１〜１０％程度の値が考えられる。但し、残存
容量Ｑ１〜Ｑｎの検出誤差（電圧検出部１２での誤差及
び開回路電圧から残存容量への変換テーブルの誤差等）
より小さくしても意味がないので、最低限この誤差より
大きな値に設定することが望ましい。

【００７６】また、ＨＥＶコントローラＣによる組電池
１０の使用電圧範囲をＶＬ〜ＶＨ，各セルＢｋ（ｋ＝１
〜ｎ）の使用可能電圧範囲をＶＭＩＮ〜ＶＭＡＸ，残存
容量のばらつきの許容値ＱＲに対応する開回路電圧のば
らつきの許容値をＶＲとした場合、各セルＢｋが、その
使用可能電圧範囲ＶＭＩＮ〜ＶＭＡＸを越えて充放電さ
れることがないように、次の（３）（４）の関係が成立
するように、ＶＲ（ＱＲ），ＶＬ，ＶＨを設定すること
が望ましい。

【００７７】 ＶＭＩＮ≦ＶＬ／ｎ−ＶＲ （３） ＶＨ／ｎ＋ＶＲ≦ＶＭＡＸ （４） 更に、本実施例では、目標残存容量Ｑｚとして、全セル
の残存容量Ｑ１〜Ｑｎの平均値を用いたが、例えば、最
小残存容量Ｑmin 等、最小残存容量Ｑmin 以上で最大残
存容量Ｑmax より小さい値であれば、どのような値に設
定してもよい。

【００７８】ここで、本実施例の変形例について説明す
る。まず、図５に示す変形例の組電池システム２ａは、
上記実施例にて説明した電圧検出部１２の代わりに、リ
レー２０から放電回路１８への電流経路をＭＰＵ２４か
らの制御信号Ｓ３に従って断続するスイッチ２８を設け
ると共に、リレー２０の出力端子間の電圧を検出する電
圧検出器ＯＰｖを、スイッチ２８のリレー２０側に設
け、この電圧検出器ＯＰｖを電圧検出部１２ａとしてい
る。

【００７９】この場合、制御信号Ｓ２によりリレー２０
の接点を切り替えることにより、所望セルＢｋ（ｋ＝１
〜ｎ）の両端電圧を検出することができ、また、制御信
号Ｓ３によりスイッチ２８の接点を閉じれば、放電回路
１８によってセルＢｋを放電させることができる。

【００８０】また、図６に示す変形例の組電池システム
２ｂは、上記実施例にて説明したリレー２０を省略する
と共に、放電回路１８及び放電電流検出部２２の代わり
に、直列接続された抵抗Ｒｈｋ及びスイッチＳＷｋを、
各セルＢｋに並列接続し、ＭＰＵ２４からの制御信号Ｓ
４に従って、スイッチＳＷｋの開閉信号を出力するデコ
ーダ３０を設けると共に、抵抗Ｒｈｋに流れる放電電流
を求めるため抵抗Ｒｈｋの両端電圧を検出する電圧検出
器ＯＰｈｋを接続し、ＭＰＵ２４からの制御信号Ｓ５に
従って、電圧検出器ＯＰｈｋからの検出値のいずれかを
出力するマルチプレクサ（ＭＰＸ）３２を設けており、
抵抗Ｒｈｋ，スイッチＳＷｋ，デコーダ３０を放電回路
１８ａ、また、電圧検出器ＯＰｈｋ，ＭＰＸ３２を放電
電流検出部２２ａとして構成している。

【００８１】この場合、構成要素が増加するが、多接点
を切り替えるリレー２０が不要となり、単純で安価な部
品のみで装置が構成されるため、装置を安価に製造でき
る。また、デコーダ３０により、任意のスイッチＳＷｋ
を複数同時にオンさせることができるようにすれば、複
数のセルＢｋを同時に放電できるため、例えば、残存容
量の大きい方から数個を同時に放電させるような制御を
実行することが可能となり、より短時間でセルＢ１〜Ｂ
ｎの充電状態を揃えることができる。

【００８２】本実施例において、放電回路１８（１８
ａ），リレー２０が充放電手段に相当し、また、電圧検
出部１２（１２ａ），Ｓ１１０，Ｓ１２０が残存容量検
出手段、Ｓ１３０〜Ｓ１５０，Ｓ２１０が目標値設定手
段、Ｓ２２０〜Ｓ２５０が充放電制御手段に相当する。
特に充放電制御手段のうち、放電電流検出部２２（２２
ａ），Ｓ２３０が電流積算手段（請求項４参照）に相当
する。 ［第２実施例］次に第２実施例について説明する。

【００８３】本実施例の組電池システムは、第１実施例
とは、放電回路の構成、及びＭＰＵが実行する残存容量
調整処理の内容が異なるだけで、それ以外は、全く同様
であるため、これら異なる部分についてのみ説明する。
即ち、本実施例の組電池システム２ｃにおける放電回路
１８ｂは、図７に示すように、リレー２０の出力端子間
に抵抗Ｒ１１，Ｒ１２が直列に接続され、一方の抵抗Ｒ
１２の両端電圧が、放電電流検出部２２にて検出される
ように接続されている。また、他方の抵抗Ｒ１１には、
ＭＰＵ２４からの制御信号Ｓ６により接点が開閉される
電流切替スイッチ３４を介して、抵抗Ｒ１３が並列接続
されている。

【００８４】即ち、本実施例の放電回路１８ｂでは、電
流切替スイッチ３４を開閉し、抵抗Ｒ１３の接続，切離
しを行うことにより、放電回路１８ｂ全体としての抵抗
値、ひいては、放電回路１８ｂを流れる放電電流Ｉｈの
電流値が変化する。次に、ＭＰＵ２４が実行する残存容
量調整処理を図８に示すフローチャートに沿って、図９
に示すグラフを参照しながら説明する。ここで、図９
は、本処理の実行時における対象セルＢ_NUの両端電圧
（以下、単にセル電圧という）Ｖ，放電電流Ｉｈの波形
図（ａ）（ｂ），及び推定開回路電圧ＶＯｓと目標開回
路電圧ＶＯｚとの関係を表す説明図（ｃ）である。

【００８５】なお、本処理が起動される前に、最大残存
容量Ｑmax を有するセルＢ_NUが、放電回路１８ｂによる
放電を行うべき対象セルとして設定されているものとす
る。図８に示すように、本処理が起動されると、まずＳ
３１０では、先のＳ１５０にて設定された目標残存容量
Ｑｚに相当する目標開回路電圧ＶＯｚを設定する。この
設定は、Ｓ１２０にて開回路電圧ＶＯから残存容量Ｑｚ
を求める時と同じ変換テーブルを用いて、逆に、残存容
量Ｑｚから開回路電圧ＶＯを求めればよい。

【００８６】続くＳ３２０では、制御信号Ｓ２を出力し
てリレー２０の設定を切り替えることにより、対象セル
Ｂ_NUに放電回路１８ｂを接続する。すると、図９中に時
刻ｔ０にて示すように、放電電流Ｉｈが流れ始める。こ
の時、セル電圧Ｖは、セルの内部抵抗により、放電電流
Ｉｈの大きさに応じた分だけ電圧降下する。以後、時間
の経過に伴って放電が進むと、セルの残存容量の減少に
応じてセル電圧Ｖが徐々に減少する。

【００８７】また本ステップでは、制御信号Ｓ１を出力
してＭＰＸ１４の設定を切り替えることにより、電圧検
出部１２からは、対象セルＢ_NUのセル電圧が出力される
ように設定する。次にＳ３３０では、予め設定された検
出タイミング（ｔ１，ｔ２，…）であるか否かを判断
し、検出タイミングであれば、Ｓ３４０に移行して、電
圧検出部１２からセル電圧Ｖ１，放電電流検出部２２か
ら放電電流Ｉh1，主電流検出部１６から主電流Ｉs1を検
出し、続くＳ３５０では、制御信号Ｓ６により電流切替
スイッチ３４を閉じる。

【００８８】すると、図９中に時刻ｔ１（ｔ２）の直後
に示すように、放電回路１８ｂの抵抗値が下がることに
より、検出電流Ｉｈが増大すると共に、この検出電流Ｉ
ｈの増大に応じた分だけセルの内部抵抗による電圧降下
も増大するため、セル電圧Ｖが降下する。

【００８９】そして、Ｓ３６０にて、先のＳ３４０と同
様に、この検出電流Ｉｈ及びセル電圧Ｖが変化した状態
のセル電圧Ｖ２，放電電流Ｉh2，主電流Ｉs2を検出し、
続くＳ３７０にて、制御信号Ｓ６により電流切替スイッ
チ３４を開放する。これにより、電流切替スイッチ３４
を閉じる前の状態での放電が再開される。

【００９０】そして、Ｓ３８０では、先のＳ３４０及び
Ｓ３５０での検出値に基づいて、対象セルＢ_NUの推定開
回路電圧ＶＯｓを算出する。これは、例えば、Ｉ１＝Ｉ
h1＋Ｉs1，Ｉ２＝Ｉh2＋Ｉs2として、先の（２）式を用
いることにより、簡単に算出することができる。

【００９１】続くＳ３９０では、この推定開回路電圧Ｖ
Ｏｓが、先のＳ３１０にて設定した目標開回路電圧ＶＯ
ｚ以下であるか否かを判断し、推定開回路電圧ＶＯｓが
目標開回路電圧ＶＯｚより大きければ、Ｓ３３０に戻っ
て、Ｓ３３０〜Ｓ３９０の処理を繰り返し実行する。そ
の後、放電回路１８ｂによる対象セルＢ_NUの放電が進
み、推定開回路電圧ＶＯｓが目標開回路電圧ＶＯｚ以下
となって、Ｓ３９０にて肯定判定されると、Ｓ４００に
移行して、制御信号Ｓ２を出力してリレー２０を中立端
子に戻すことにより、対象セルＢ_NUから放電回路１８ｂ
を切り離して本処理を終了する。

【００９２】なお、放電回路１８ｂが切り放された対象
セルＢ_NUでは、図９中時刻ｔｅ以降に示すように、放電
電流Ｉｈは速やかにゼロとなるが、セル電圧Ｖは、その
時の残存容量に応じた開回路電圧に徐々に復帰する。以
上説明したように、本実施例では、放電回路１８ｂの抵
抗値を変化させることで検出されるセル電圧Ｖ，放電電
流Ｉｈ，主電流Ｉｓについての２組の検出値から、推定
開回路電圧ＶＯｓを算出することにより、対象セルＢ_NU
の開回路電圧を実測することなく、対象セルＢ_NUの残存
容量が目標残存容量Ｑｚに達したか否かの判断を行って
いる。

【００９３】従って、本実施例によれば、第１実施例と
同様に、短時間で確実にセルＢ１〜Ｂｎの充電状態を調
整することができる。また本実施例では、主電流Ｉｓが
流れていても、推定開回路電圧ＶＯｓを求めることがで
きるため、組電池システム２ｃの使用状態に制限される
ことなく、常にセルＢ１〜Ｂｎの充電状態を調整するこ
とができる。

【００９４】なお、先に説明したＳ１１０では、対象セ
ルや目標残存容量を設定するために、各セルＢ１〜Ｂｎ
の開回路電圧ＶＯ１〜ＶＯｎを実測しているが、残存容
量調整処理にて推定開回路電圧ＶＯｓを求めるのと同様
の方法を用い、これにより求められた推定開回路電圧Ｖ
Ｏｓから、対象セルや目標残存容量を設定するようにし
てもよい。

【００９５】また、本実施例では、各セルの開回路電圧
ＶＯ１〜ＶＯｎから算出された残存容量Ｑ１〜Ｑｎを用
いて目標残存容量（平均残存容量）Ｑｚを算出し、この
目標残存容量Ｑｚに基づいて、目標開回路電圧ＶＯｚを
設定しているが、各セルの残存容量Ｑ１〜Ｑｎを求める
ことなく、各セルの開回路電圧ＶＯ１〜ＶＯｎから直接
目標開回路電圧（例えば、開回路電圧の平均値）ＶＯｚ
を設定するようにしてもよい。

【００９６】また、本実施例では、抵抗Ｒ１３の接続，
切離しを行うことにより、放電回路１８ｂに流れる放電
電流Ｉｈを変化させているが、図２４に示すように、放
電電流検出部２２に放電電流Ｉｈに応じた電圧値を検出
させるために設けられた電流検出抵抗５０と、電流検出
抵抗５０に流れる電流を増減制御するトランジスタやＦ
ＥＴ等の電流制御素子５２とにより放電回路１８ｃを構
成してもよい。この場合、電流値を変化させるためにＭ
ＰＵ２４が出力する制御信号Ｓ９は、ＭＰＵ２４と放電
回路１８ｃとの電位の違いを吸収するために、アイソレ
ーションアンプ等の信号絶縁装置５４を介して電流制御
素子５２に供給する必要がある。

【００９７】また更に、図５の組電池システム２ａにお
いて放電回路１８を、また図６の組電池システム２ｂに
おいて放電回路１８ａの抵抗部分を、本実施例における
放電回路１８ｂに置き換えることにより、第１実施例の
変形例と同様に、電圧検出部を簡略化したり、放電回路
をセル毎に設けた構成としてもよい。

【００９８】本実施例において、放電回路１８ｂ，リレ
ー２０が充放電手段に相当し、また、電圧検出部１２，
Ｓ１１０，Ｓ１２０が残存容量検出手段、Ｓ１３０〜Ｓ
１５０，Ｓ３１０が目標値設定手段、電圧検出部１２，
放電電流検出部２２，Ｓ３２０〜Ｓ４００が充放電制御
手段に相当する。特に充放電制御手段のうち、電圧検出
部１２が電圧検出手段、放電電流検出部２２が電流検出
手段、Ｓ３４０〜Ｓ３８０が開回路電圧推定手段（請求
項７参照）に相当する。 ［第３実施例］次に第３実施例について説明する。

【００９９】本実施例の組電池システムは、第１実施例
とは、構成の一部と、ＭＰＵが実行する残存容量調整処
理の内容が異なるだけで、それ以外は、全く同様である
ため、これら異なる部分についてのみ説明する。即ち、
本実施例の組電池システム２ｄは、図１０に示すよう
に、図１に示した第１実施例の組電池システム２から、
放電電流検出部２２を省略した構成となっている。

【０１００】次に、ＭＰＵ２４が実行する残存容量調整
処理を図１１に示すフローチャートに沿って説明する。
なお、本処理が起動される前に、最大残存容量Ｑmax を
有するセルＢ_NUが、放電回路１８による放電を行うべき
対象セルとして設定されているものとする。

【０１０１】図１１に示すように、本処理が起動される
と、まずＳ４１０では、先のＳ１５０にて設定された目
標残存容量Ｑｚに相当する目標開回路電圧ＶＯｚを設定
し、続くＳ４２０では、対象セルＢ_NUの開回路電圧ＶＯ
max から目標開回路電圧ＶＯｚを減ずることにより、目
標電圧降下量△ＶＯ（ＶＯmax −ＶＯｚ）を算出する。

【０１０２】次にＳ４３０では、制御信号Ｓ２を出力し
てリレー２０の設定を切り替えることにより、対象セル
Ｂ_NUに放電回路１８を接続すると共に、制御信号Ｓ１を
出力してＭＰＸ１４の設定を切り替えることにより、電
圧検出部１２から対象セルＢ _NUのセル電圧が出力される
ように設定する。

【０１０３】そしてＳ４４０では、電圧検出部１２の出
力を読み込むことにより、放電回路１８を接続した直後
の対象セルＢ_NUのセル電圧Ｖc1を検出し、続くＳ４５０
では、このセル電圧Ｖc1から、先の４２０にて算出され
た目標電圧降下量△ＶＯを減算してなる目標セル電圧Ｖ
Ｍを算出する。

【０１０４】続くＳ４６０では、電圧検出部１２の出力
を読み込むことにより、対象セルＢ _NUのセル電圧Ｖｃを
検出し、Ｓ４７０では、Ｓ４６０にて検出されたセル電
圧Ｖｃが、Ｓ４５０にて算出された目標セル電圧ＶＭ以
下であるか否かを判断し、セル電圧Ｖｃが目標セル電圧
ＶＭより大きければ、Ｓ４６０に戻って、セル電圧Ｖｃ
の検出、及び目標セル電圧Ｖｍとの比較を繰り返し実行
する。

【０１０５】そして、放電回路１８による放電が進み、
Ｓ４５０にて検出されるセル電圧Ｖｃが目標セル電圧Ｖ
Ｍ以下となり、Ｓ４７０にて肯定判定されると、Ｓ４８
０に移行し、制御信号Ｓ２を出力してリレー２０を中立
端子に戻すことにより、対象セルＢ_NUから放電回路１８
を切り離して本処理を終了する。

【０１０６】つまり、放電回路１８による放電期間中、
放電電流Ｉｈがほぼ一定であり、セルの内部抵抗による
電圧降下分がほぼ一定であれば、放電電流Ｉｈが流れて
いる時に検出されるセル電圧Ｖは、開回路電圧ＶＯから
内部抵抗による電圧降下分だけ単純にシフトしたもので
あるとみなすことができる。そこで、本実施例では、図
１２（ａ）に示すように、目標開回路電圧ＶＯｚから内
部抵抗による電圧降下分だけシフトさせた目標セル電圧
ＶＭを、放電電流Ｉｈを流し始めた直後（図中時刻ｔ
１）のセル電圧Ｖc1から、目標電圧降下量△Ｖだけ減じ
ることにより算出しているのである。

【０１０７】以上説明したように、本実施例の組電池シ
ステム２ｄでは、対象セルＢ_NUの残存容量が目標残存容
量Ｑｚに達したか否かの判断を、放電電流Ｉｈによる目
標開回路電圧ＶＯｚからの電圧降下分を見込んだ目標セ
ル電圧ＶＭを設定し、これを放電電流Ｉｈを流したまま
で検出されるセル電圧Ｖｃと比較することにより、対象
セルＢ_NUの残存容量が目標残存容量Ｑｚに達したか否か
の判断を、対象セルＢ _NUの開回路電圧を実測することな
く行っている。

【０１０８】従って、本実施例によれば、第１，第２実
施例と同様に、短時間で確実にセルＢ１〜Ｂｎの充電状
態を調整することができる。また、本実施例の組電池シ
ステム２ｄでは、第１及び第２実施例の組電池システム
２，２ｃと比べて、放電電流検出部２２を必要としない
分、回路構成が簡単になるため、装置の更なる小型軽量
化を図ることができる。

【０１０９】なお、本処理では、主電流Ｉｓがほぼ一定
であれば実行可能であるため、主電流検出部１６からの
出力を監視し、主電流Ｉｓが大きく変化した場合には、
制御を中止するように構成することが望ましい。また、
図５及び図６の組電池システム２ａ，２ｂにおいて、放
電電流検出部２２，２２ａを省略することにより、第１
実施例の変形例と同様に、電圧検出部を簡略化したり、
放電回路をセル毎に設けた構成としてもよい。

【０１１０】本実施例において、放電回路１８，リレー
２０が充放電手段に相当し、また、電圧検出部１２，Ｓ
１１０，Ｓ１２０が残存容量検出手段、Ｓ１３０〜Ｓ１
５０，Ｓ４１０が目標値設定手段、Ｓ４２０〜Ｓ４８０
が充放電制御手段に相当する。特に充放電手段のうち、
電圧検出部１２が電圧検出手段（請求項５参照）に相当
する。 ［第４実施例］次に、第４実施例について説明する。

【０１１１】本実施例は、回路構成が第３実施例と全く
同様であり、第３実施例とは残存容量調整処理の内容が
異なるだけであるため、この残存容量調整処理について
のみ図１３に示すフローチャートに沿って説明する。な
お、本処理が起動される前に、最大残存容量Ｑmax を有
するセルＢ_NUが、放電回路１８による放電を行うべき対
象セルとして設定されているものとする。

【０１１２】図１３に示すように、本処理が起動される
と、まずＳ５１０では、対象セルＢ _NUの残存容量Ｑmax
から先のＳ１５０にて設定された目標残存容量Ｑｚを減
じることにより、目標放電容量△Ｑ（＝Ｑmax −Ｑｚ）
を算出し、続くＳ５２０では、対象セルＢ_NUの開回路電
圧ＶＯmax を、放電回路１８の抵抗Ｒｈの抵抗値Ｒとセ
ルの内部抵抗の抵抗値ｒとの加算値（Ｒ＋ｒ）にて除す
ることにより、推定放電電流Ｉｄ（＝ＶＯmax ／（Ｒ＋
ｒ））を算出する。

【０１１３】続くＳ５３０では、先のＳ５１０にて算出
した目標放電容量△ＱをＳ５２０にて算出した推定放電
電流Ｉｄにより除することにより、放電時間Ｔｄ（＝△
Ｑ／Ｉｄ）を算出する。次のＳ５４０では、制御信号Ｓ
２を出力してリレー２０の設定を切り替えることによ
り、対象セルＢ_NUに放電回路１８を接続し、続くＳ５５
０では、ＭＰＵ２４内のタイマ等により、放電回路１８
の接続後の経過時間ｔを監視する。

【０１１４】そしてＳ５６０では、経過時間ｔが、Ｓ５
４０にて設定した放電時間Ｔｄに達したか否かを判断
し、放電時間Ｔｄに達していなければ、Ｓ５５０に戻っ
て経過時間ｔの監視を継続する。その後、時間が経過し
て、経過時間ｔが放電時間Ｔｄに達して、Ｓ５６０にて
肯定判断されると、Ｓ５７０に移行し、制御信号Ｓ２を
出力してリレー２０を中立端子に戻すことにより、対象
セルＢ_NUから放電回路１８を切り離して本処理を終了す
る。

【０１１５】以上説明したように、本実施例の組電池シ
ステム２ｄでは、対象セルＢ_NUの開回路電圧ＶＯmax ，
内部抵抗の抵抗値ｒ，放電回路１８の抵抗値Ｒ，目標放
電容量△Ｑに基づいて、放電に必要と推定される放電時
間Ｔｄを算出し、その時間が経過すると、対象セルＢ_NU
は目標残存容量Ｑｚに達したものとして処理を終了して
いる。

【０１１６】このように、対象セルＢ_NUの残存容量が目
標残存容量Ｑｚに達したか否かの判断を、対象セルＢ_NU
の開回路電圧を実測することなく行っているので、第１
〜３実施例と同様に、短時間で確実にセルＢ１〜Ｂｎの
充電状態を調整することができる。

【０１１７】なお、本実施例では、推定放電電流Ｉｄを
算出する際に、対象セルＢ_NUの開回路電圧ＶＯmax を用
いているが、図１２（ｂ）に示すように、放電が進行す
ると、残存容量の低下に応じて開回路電圧ＶＯが低下す
るため、放電電流Ｉｈは、算出した推定放電電流Ｉｄよ
り小さくなり、目標放電容量△Ｑが大きいほど、算出さ
れる放電時間Ｔｄの誤差が大きくなってしまう。このた
め、例えば、対象セルＢ_NUの開回路電圧ＶＯmax の代わ
りに、この開回路電圧ＶＯmax と、目標開回路電圧ＶＯ
ｚとの平均値（（ＶＯmax ＋ＶＯｚ）／２）を用いて、
放電電流Ｉｄ、ひいては放電時間Ｔｄを求めるようにす
るなど、開回路電圧による放電電流の変化を見込んで放
電時間Ｔｄを算出するようにしてもよい。

【０１１８】また、セルの内部抵抗の抵抗値ｒは、予め
測定しておいたものを用いてもよいし、セルの電圧電流
特性を求め、そのグラフの傾きから求めるようにしても
よい。本実施例において、Ｓ５１０が目標値設定手段に
含まれ、Ｓ５２０〜Ｓ５７０が充放電制御手段に相当
し、特に、Ｓ５２０，Ｓ５３０が時間推定手段（請求項
６参照）に相当する。 ［第５実施例］次に第５実施例について説明する。

【０１１９】本実施例では、第１実施例とは、放電回路
の代わりに補助電池回路，放電電流検出部の代わりに電
圧電流検出部を有することと、残存容量調整処理の内容
が異なっているだけであるため、この第１実施例とは相
違する部分についてのみ説明する。

【０１２０】本実施例の組電池システム２ｅにおいて、
放電回路１８の代わりに設けられた補助電池回路１８ｄ
は、図１４に示すように、組電池１０を構成するセルＢ
１〜Ｂｎと同材質，同容量のリチウム電池からなる補助
電池３６と、補助電池３６の負極側に直列接続された電
流検出抵抗３８と、補助電池３６の正極側に補助電池３
６からの放電電流を流す方向に接続された放電ダイオー
ドＤ１と、補助電池３６の正極側に補助電池３６への充
電電流を流す方向に接続された充電ダイオードＤ２と、
一端が補助電池３６の負極側に接続された放電用抵抗４
０と、ＭＰＵ２４からの制御信号Ｓ７に従って、リレー
２０の出力端子を、放電ダイオードＤ１，充電ダイオー
ドＤ２，放電用抵抗４０のうち、いずれかの開放端に選
択的に接続する充放電切替スイッチ４２とを備えてい
る。

【０１２１】一方、放電電流検出部２２の代わりに設け
られた電圧電流検出部２２ｂは、一方の入力が補助電池
３６の負極側に接続された電圧検出器ＯＰｈと、ＭＰＵ
２４からの制御信号Ｓ８に従って、電圧検出器ＯＰｈの
他方の入力に、補助電池３６の正極側，又は電流検出抵
抗３８の補助電池３６とは反対側の端部のいずれかを接
続する検出切替スイッチ４４とを備えている。

【０１２２】このように構成された本実施例の組電池シ
ステム２ｅでは、制御信号Ｓ７により充放電切替スイッ
チ４２が操作され、放電ダイオードＤ１が選択された場
合には、補助電池３６からの放電電流による、リレー２
０を介して接続されたセルＢｋ（ｋ＝１〜ｎ）の充電が
可能（以下、セル充電設定という）となり、また充電ダ
イオードＤ２が選択された場合には、リレー２０を介し
て接続されたセルＢｋの放電電流による、補助電池３６
の充電が可能（以下、セル放電設定という）となり、更
に、放電用抵抗４０が選択された場合には、リレー２０
を介して接続されたセルＢｋを単純に放電させることが
可能となる。

【０１２３】また、制御信号Ｓ８により検出切替スイッ
チ４４が操作され、補助電池３６の正極側が電圧検出器
ＯＰｈに接続（以下、補助電池電圧検出設定という）さ
れた場合には、電圧電流検出部２２ｂからは補助電池３
６の両端電圧が出力され、また、電流検出抵抗３８の端
部が電圧検出器ＯＰｈに接続（以下、充放電電流検出設
定という）された場合には、電圧電流検出部２２ｂから
は補助電池回路１８ｄに流れる充放電電流に相当する電
流検出抵抗３８の両端電圧が出力される。

【０１２４】次にＭＰＵ２４が実行する残存容量調整処
理を図１５に示すフローチャートに沿って説明する。但
し、本処理の起動時に、充放電の対象となるセルＢｋは
未設定であり、先のＳ１５０では、残存容量の平均値
（平均残存容量）Ｑave が算出されるものとする。

【０１２５】本処理が起動されると、まずＳ６１０で
は、最大残存容量Ｑmax と最小残存容量Ｑmin とで、ど
ちらの方が平均残存容量Ｑave からの偏差が大きいかを
判断し、最大残存容量側の偏差（Ｑmax −Ｑave ）の方
が、最小残存容量側の偏差（Ｑave −Ｑmin ）より大き
いと判断された場合はＳ６２０に移行する。

【０１２６】Ｓ６２０では、制御信号Ｓ８により検出切
替スイッチ４４を補助電池電圧検出設定にして、電圧電
流検出部２２ｂからの出力を読み込むことにより、補助
電池３６の開回路電圧（以下、補助電池電圧という）Ｖ
sub を検出する。続くＳ６３０では、最大残存容量セル
Ｂ_NUの開回路電圧ＶＯmax が補助電池電圧Ｖsub より大
きいか否かを判断し、肯定判定された場合は、この最大
残存容量セルＢ_NUを対象セルとしたセル放電制御を行う
ものとしてＳ６８０に移行し、一方、否定判定された場
合は、Ｓ６４０に移行する。

【０１２７】Ｓ６４０では、補助電池の容量Ｑsub から
平均残存容量Ｑave を減じた値（Ｑsub −Ｑave ）が、
セルの満充電容量ＱFULLから最大残存容量セルＢ_NUの容
量ＱＯmax を減じた値（ＱFULL−Ｑmax ）より大きいか
否かを判断し、肯定判定された場合は、最小残存容量セ
ルＢ_NLを対象セルとしたセル充電制御を行うものとして
Ｓ７６０に移行し、一方、否定判定された場合は、Ｓ６
５０に移行する。

【０１２８】Ｓ６５０では、ＨＥＶコントローラＣに、
予め決められた一定期間だけ組電池１０の充電を促す充
電優先指令を出力し、続くＳ６６０では、制御信号Ｓ１
を順次切替ながら電圧検出部１２からの出力を読み込む
ことにより、各セルＢ１〜Ｂｎのセル電圧を検出して、
その平均値Ｖave を算出する。

【０１２９】続くＳ６７０では、セル電圧平均値Ｖave
が補助電池電圧Ｖsub より大きいか否かを判断し、補助
電池電圧Ｖsub 以下であれば、Ｓ６５０に戻り、Ｓ６５
０〜Ｓ６７０の処理を繰り返し実行する。そして、組電
池１０の充電が促されたことで、セル電圧平均値Ｖave
が補助電池電圧Ｖsub より大きくなり、Ｓ６７０にて肯
定判定されると、最大残存容量セルＢ_NUを対象セルとし
たセル放電制御を行うものとしてＳ６８０に移行する。

【０１３０】Ｓ６８０では、先のＳ１５０にて算出され
た平均残存容量Ｑave またはＳ６６０にて算出されたセ
ル電圧平均値Ｖave に基づいて目標残存容量Ｑｚを設定
し、対象セルＢ_NUの残存容量Ｑmax から目標残存容量Ｑ
ｚを減ずることにより、目標放電容量△Ｑ（＝Ｑmax −
Ｑｚ）を算出する。

【０１３１】続く、Ｓ６９０では、制御信号Ｓ７により
補助電池回路１８ｄをセル放電設定とすると共に、制御
信号Ｓ８により電圧電流検出部２２ｂを充放電電流検出
設定とし、更に、制御信号Ｓ２を出力してリレー２０の
接続を切り替えることにより、補助電池回路１８ｄを対
象セルＢ_NUに接続してＳ７８０に進む。

【０１３２】一方、先のＳ６１０にて、最大残存容量側
の偏差（Ｑmax −Ｑave ）より、最小残存容量側の偏差
（Ｑave −Ｑmin ）の方が大きいと判断された場合はＳ
７００に移行する。Ｓ７００では、先のＳ６２０と全く
同様に、補助電池電圧Ｖsub を検出し、続くＳ７１０で
は、最小残存容量セルＢ_NLの開回路電圧ＶＯmin が補助
電池電圧Ｖsub より小さいか否かを判断し、肯定判断さ
れた場合は、この最小残存容量セルＢ_NLを対象セルとし
てセル充電制御を行うものとしてＳ７６０に移行し、一
方、否定判定された場合は、Ｓ７２０に移行する。

【０１３３】Ｓ７２０では、平均残存容量Ｑave から補
助電池の容量Ｑsub を減じた値（Ｑave −Ｑsub ）が、
最小残存容量セルＢ_NLの容量Ｑmin より大きいか否かを
判断し、肯定判定された場合は、最大残存容量セルＢ_NU
を対象セルとしたセル放電制御を行うものとして、Ｓ６
８０に移行し、一方、否定判定された場合は、Ｓ７３０
に移行する。

【０１３４】Ｓ７３０では、ＨＥＶコントローラＣに、
予め決められた一定期間だけ組電池１０の放電を促す放
電優先指令を出力し、続くＳ７４０では、制御信号Ｓ１
を順次切替ながら電圧検出部１２からの出力を読み込む
ことにより、各セルＢ１〜Ｂｎのセル電圧を検出して、
その平均値Ｖave を算出する。

【０１３５】続くＳ７５０では、セル電圧平均値Ｖave
が補助電池電圧Ｖsub より小さいか否かを判断し、補助
電池電圧Ｖsub 以上であれば、Ｓ７３０に戻り、Ｓ７３
０〜Ｓ７５０の処理を繰り返し実行する。そして、組電
池１０の放電が促されたことで、セル電圧平均値Ｖave
が補助電池電圧Vsub より小さくなり、Ｓ７５０にて肯
定判定されると、最小残存容量セルＢ_NLを対象セルとし
たセル充電制御を行うものとしてＳ７６０に移行する。

【０１３６】Ｓ７６０では、先のＳ１５０にて算出され
た平均残存容量Ｑave またはＳ７４０にて算出されたセ
ル電圧平均値Ｖave に基づいて目標残存容量Ｑｚを設定
し、この目標残存容量Ｑｚから対象セルＢ_NLの残存容量
Ｑmin を減ずることにより、目標充電容量△Ｑ（＝Ｑｚ
−Ｑmin ）を算出する。

【０１３７】続く、Ｓ７７０では、制御信号Ｓ７により
補助電池回路１８ｄをセル充電設定とすると共に、制御
信号Ｓ８により電圧電流検出部２２ｂを充放電電流検出
設定とし、更に、制御信号Ｓ２を出力してリレー２０の
接続を切り替えることにより、補助電池回路１８ｄを対
象セルＢ_NLに接続してＳ７８０に進む。

【０１３８】Ｓ７８０では、電圧電流検出部２２ｂの出
力を読み取ることにより、補助電池回路１８ｄを流れる
充放電電流Ｉsub を検出し、その積算値Ｑｓを求める。
続くＳ７９０では、積算値Ｑｓが目標値（目標放電容量
または目標充電容量）△Ｑに以上であるか否かを判断
し、目標値△Ｑより小さければ、Ｓ８００に移行する。

【０１３９】Ｓ８００では、先のＳ７８０にて検出され
た充放電電流Ｉsub がほぼゼロとなっているか否か、即
ち補助電池３６と対象セルＢ_NU又はＢ_NLのセル電圧とが
等しくなったか否かを判断し、充放電電流Ｉsub がほぼ
ゼロでなければ、Ｓ７８０に戻ってＳ７８０〜Ｓ８００
の処理を繰り返し実行する。

【０１４０】そして、補助電池回路１８ｄによる対象セ
ルＢ_NU又はＢ_NLの充電または放電が進み、積算値Ｑｓが
目標値△Ｑに達して、Ｓ７９０にて肯定判定されるか、
又は補助電池３６と対象セルの両端電圧が等しくなって
電流Ｉsub が流れなくなり、Ｓ８００にて肯定判定され
ると、Ｓ８１０に移行し、制御信号Ｓ２を出力して対象
セルＢ_NU又はＢ_NLから補助電池回路１８ｄを切り離して
本処理を終了する。

【０１４１】以上説明したように、本実施例では、最大
残存容量セルＢ_NUの放電制御を行う場合には、その放電
電流により補助電池３６を充電し、また最小残存容量セ
ルＢ _NLの充電制御を行う場合には、補助電池３６を放電
させ、その放電電流により最小残存容量セルＢ_NLを充電
するようにされている。従って、本実施例によれば、セ
ルの残存容量のばらつきを調整する際に、セルＢ１〜Ｂ
ｎから放電される放電電流を有効利用することができ
る。

【０１４２】また本実施例によれば、対象セルＢ_NU又は
Ｂ_NLの残存容量が目標残存容量Ｑｚに達したか否かの判
断を、充放電電流Ｉsub の積算値Ｑｓを目標値（目標放
電容量または目標充電容量）△Ｑと比較することによ
り、対象セルＢ_NU又はＢ_NLの開回路電圧を実測すること
なく行っているので、第１〜４実施例と同様に、短時間
で確実にセルＢ１〜Ｂｎの充電状態を調整することがで
きる。

【０１４３】更に、本実施例では、最大残存容量セルＢ
_NUの残存容量Ｑmax の方が、平均残存容量Ｑave からの
偏差が大きく、且つ最大残存容量セルＢ_NUの開回路電圧
Ｖmax が補助電池電圧Ｖsub より小さい場合に、セルの
最大許容電圧ＶＭＡＸを越えて過充電とならない範囲
で、組電池１０の充電を促してセルＢ１〜Ｂｎの残存容
量（開回路電圧）を全体的に増大させることにより、対
象セルＢ_NUから補助電池３６への容量の移動が可能とな
るようにされている。これと共に、最小残存容量セルＢ
_NLの残存容量Ｑmin の方が、平均残存容量Ｑave からの
偏差が大きく、且つ最小残存容量セルＢ_NLの開回路電圧
Ｖmin が補助電池電圧Ｖsub より大きい場合に、セルの
最小許容電圧ＶＭＩＮを下回って過放電とならない範囲
で、組電池１０の放電を促してセルＢ１〜Ｂｎの残存容
量（開回路電圧）を全体的に減少させることにより、補
助電池３６から対象セルＢ_NLへの容量の移動が可能とな
るようにされている。

【０１４４】このように、本実施例では、平均残存容量
Ｑave からの残存容量の偏差が大きいセルを、残存容量
の調整を行うべき対象セルとして、できる限り設定する
ようにされているので、全てのセルＢ１〜Ｂｎの残存容
量を、効率よく揃えることができる。

【０１４５】なお、本実施例では、最大残存容量セルＢ
_NU及び最小残存容量セルＢ_NLのうち、平均残存容量Ｑav
e からの残存容量の偏差が大きい方を対象セルとして充
放電制御を行っているが、例えば、補助電池電圧Ｖsub
が、目標残存容量Ｑｚに相当する目標開回路電圧ＶＯｚ
より大きければ、最小残存容量セルＢ_NLを対象セルとし
た充電制御（補助電池３６の放電）を行い、補助電池電
圧Ｖsub が目標開回路電圧ＶＯｚより小さければ、最大
残存容量セルＢ_NUを対象セルとした放電制御（補助電池
３６の充電）を行うようにしてもよい。

【０１４６】また、本実施例では、補助電池３６とし
て、組電池１０を構成するセルＢ１〜Ｂｎと同じもの
（即ち、同種かつ同容量）を使用したが、必ずしも同じ
ものである必要はない。また二次電池ではなく、キャパ
シタを用いてもよい。本実施例において、補助電池回路
１８ｄが充放電手段に相当し、また、電圧検出部１２，
Ｓ１１０，Ｓ１２０が残存容量検出手段、Ｓ１３０〜Ｓ
１５０，Ｓ６８０，Ｓ７６０が目標値設定手段、Ｓ６９
０，Ｓ７７０〜Ｓ８１０が充放電制御手段、Ｓ６１０が
充放電指定手段、Ｓ６２０〜Ｓ６７０，Ｓ７００〜Ｓ７
５０が優先制御指令手段に相当する。 ［第６実施例］次に第６実施例について説明する。

【０１４７】本実施例の組電池システム２ｆは、図１６
に示すように、第１実施例の変形例の組電池システム２
ｂ（図６参照）とは、電圧検出部１２を構成する各電圧
検出器ＯＰｖｋと組電池１０を構成する各セルＢｋとの
間を接続する検出用導線に、放電回路１８ａを構成する
抵抗Ｒｈｋ，スイッチＳＷｋが接続されており、検出用
導線が、放電回路１８ａと各単位電池Ｂｋとの間を接続
する放電用導線として共用されている点、更にＭＰＵ２
４にて実行される充電状態制御の内容が異なる点以外は
全く同様に構成されている。

【０１４８】ここで、本実施例の組電池システム２ｆの
ＭＰＵ２４にて実行される充電状態制御を、図１７に示
すフローチャートに沿って説明する。図１７に示すよう
に、本処理が起動されると、まずＳ９１０では、制御信
号Ｓ１及びＳ５の設定を順次切り替えながら、電圧検出
部１２及び放電電流検出部２２ａからの出力を順次読み
込むことにより、各セルＢ１〜Ｂｎの両端電圧（以下、
検出セル電圧という）ＶＤ１〜ＶＤｎ、及び各セルＢ１
〜Ｂｎを流れる放電電流Ｉｈ１〜Ｉｈｎを検出すると共
に、主電流検出部１６からの出力を読み込むことによ
り、組電池１０に流れる主電流Ｉｓを検出する。

【０１４９】続くＳ９２０では、Ｓ９１０にて検出され
た検出セル電圧ＶＤｋ（ｋ＝１〜ｎ），放電電流Ｉｈｋ
及び主電流Ｉｓに基づき、次の（５）式に従って、各セ
ルの疑似開回路電圧ＶＯｋを求める。 ＶＯ_k＝ＶＤ_k＋Ｒ_k×（Ｉｈ_k−Ｉｈ_k-1） ＋Ｒ_k+1×（Ｉｈ_k−Ｉｈ_k+1）＋ｒ_k×（Ｉｓ＋Ｉｈ_k） （５） 但し、ｒｋはセルＢｋの内部抵抗、ＲｋはセルＢｋの高
電圧側（即ちセルＢk-1 の低電圧側）に接続された検出
用導線の抵抗値、Ｉｈｋ，Ｉｓは放電方向を正とする。

【０１５０】即ち、図１８に示すように、セルＢｋの開
回路電圧ＶＯｋは、セルＢｋの検出セル電圧ＶＤｋに、
高電圧側（セルＢk-1 側）の検出用導線（抵抗分Ｒｋ）
での電圧降下分、低電圧側（セルＢk+1 側）の検出用導
線（抵抗分Ｒk+1 ）での電圧降下分、及びセルＢｋの内
部抵抗ｒｋでの電圧降下分を加えたものとなる。なお、
隣接するセルＢk-1，Ｂk+1の放電電流Ｉｈk-1，Ｉｈk+1
は、いずれもセルＢｋの検出セル電圧ＶＤｋを上昇さ
せ、セルＢｋ自身の放電電流Ｉｈｋは、逆に検出セル電
圧ＶＤｋを下降させるように作用すると共に、主電流Ｉ
ｓは、組電池１０の放電時（Ｉｓ＞０）には検出セル電
圧ＶＤｋを下降させ、充電時（Ｉｓ＜０）には検出セル
電圧ＶＤｋを上昇させるように作用するため、式（５）
では、これらの電圧上昇分或いは電圧下降分を補償する
ようなものとなっている。

【０１５１】なお、内部抵抗ｒｋや検出用導線の抵抗Ｒ
ｋは、予め測定してメモリ２６に記憶しておいた値を用
いればよい。特に内部抵抗ｒｋの場合、実際の使用時に
おける主電流Ｉｓと検出セル電圧ＶＤｋとの関係（電圧
−電流特性）から算出するようにしてもよい。

【０１５２】続くＳ９３０では、Ｓ９２０にて算出され
た疑似開回路電圧ＶＯ１〜ＶＯｎに基づいて、各セルＢ
１〜Ｂｎの残存容量Ｑ１〜Ｑｎを求める。これは、先に
説明したＳ１２０と同様に、開回路電圧ＶＯと残存容量
Ｑとの関係を予め測定した結果をテーブルとしてメモリ
２６に記憶しておき、このテーブルを検索することによ
り求めればよい。

【０１５３】続くＳ９４０では、Ｓ９３０での算出結果
に基づき、最小残存容量を有するセルを抽出し、その抽
出されたセルのセル番号ＮＬ，残存容量Ｑmin （＝ＱN
L），疑似開回路電圧ＶＯmin (=ＶＯNL)を記憶する。そ
して、Ｓ９５０では、セル番号を指定するための変数ｉ
を１に初期化し、続くＳ９６０では、Ｓ９４０にて抽出
された最小残存容量のセルＢNLとセルＢｉとの残存容量
差（Ｑｉ−Ｑmin ）、即ち各セルＢｉの残存容量のばら
つきが許容値ＱＲより大きいか否かを判断し、肯定判定
された場合（Ｑｉ−Ｑmin ＞ＱＲ）は、Ｓ９７０に移行
して、セルＢｉに対応する放電回路１８ａのスイッチＳ
Ｗｉを閉成（ＯＮ）した後Ｓ９９０に進む。

【０１５４】一方、Ｓ９６０にて否定判定された場合
（Ｑｉ−Ｑmin ≦ＱＲ）は、Ｓ９８０に移行して、セル
Ｂｉに対応する放電回路１８ａのスイッチＳＷｉを開放
（ＯＦＦ）した後Ｓ９９０に進む。Ｓ９９０では、変数
ｉをインクリメント（ｉ←ｉ＋１）し、続くＳ１０００
では、変数ｉがセルの総数ｎより大きいか否かを判断し
て、否定判定された場合には、Ｓ９６０に戻ってＳ９６
０〜Ｓ９９０の処理を繰り返し実行し、一方、肯定判定
された場合には、Ｓ９１０に戻って本処理を繰り返し実
行する。

【０１５５】以上説明したように、本実施例の組電池シ
ステム２ｆでは、主電流Ｉｓ，検出セル電圧ＶＤ１〜Ｖ
Ｄｎ，放電電流Ｉｈ１〜Ｉｈｎから、疑似開回路電圧Ｖ
Ｏ１〜ＶＯｎを算出することにより、組電池１０の使用
状態及び放電回路１８ａの動作状態によらず、随時、残
存容量Ｑ１〜Ｑｎの算出、更には残存容量のばらつきを
判定することができるようにされている。そして、この
随時判定される残存容量のばらつき状態に基づき、残存
容量のばらつきが許容値より大きい全てのセルＢｉを、
そのばらつきが許容値以下になるまでの間、並行して放
電を行うようにされている。

【０１５６】従って、本実施例の組電池システム２ｆに
よれば、組電池１０を構成するセルＢ１〜Ｂｎの残存容
量の調整を常に行うことができ、しかもばらついた残存
容量を速やかに揃えることができる。なお、本実施例で
は、残存容量のばらつきが単一の許容値ＱＲより大きい
か否かにより、放電回路１８ａのスイッチＳＷｉをＯＮ
／ＯＦＦしているが、スイッチＳＷｉの動作回数を減ら
すために、スイッチＳＷｉをＯＮする際の許容値ＱＲon
を、ＯＦＦする際の許容値ＱＲoff より大きく（ＱＲon
＞ＱＲoff ）設定して、いわゆるヒステリシスを持たせ
るようにしてもよい。

【０１５７】また、ＭＰＵ２４が充電状態制御を、組電
池１０の未使用時、即ち主電流Ｉｓが流れていない時
（Ｉｓ＝０）にのみ行うように構成した場合には、Ｓ９
２０では、（５）式の右辺の第４項（ｒ_k×Ｉｓ ）を削
除した式を用いて疑似開回路電圧ＶＯｋを算出すればよ
い。

【０１５８】本実施例において、１８ａが充放電手段に
相当し、また、電圧検出部１２，放電電流検出部２２
ａ，主電流検出部１６，Ｓ９１０〜Ｓ９３０が残存容量
検出手段、Ｓ９４０，Ｓ９６０が目標値設定手段、Ｓ９
５０〜Ｓ１０００が充放電制御手段に相当する。特に残
存容量検出手段のうち、電圧検出部１２が第２電圧検出
手段、放電電流検出部２２ａが第２電流検出手段、Ｓ９
２０が補正手段、主電流検出部１６，Ｓ９２０が第２補
正手段に相当する。 ［第７実施例］次に第７実施例について説明する。

【０１５９】本実施例の組電池システム２ｇは、図１９
に示すように、第６実施例の組電池システム２ｆ（図１
６参照）とは、放電電流検出部２２ａが削除されている
点、及びＭＰＵ２４にて実行される充電状態制御の内容
が異なる点以外は全く同様に構成されている。

【０１６０】即ち、本実施例の組電池システム２ｇで
は、第６実施例の組電池システム２ｆと同様に、電圧検
出部１２を構成する電圧検出器ＯＰｖｋと各単位電池Ｂ
ｋとの間を接続する検出用導線が、放電回路１８ａを構
成する抵抗Ｒｈｋ，スイッチＳＷｋと各単位電池Ｂｋと
の間を接続する放電用導線として共用されている。

【０１６１】ここで、ＭＰＵ２４が実行する充電状態制
御を、図２０に示すフローチャートに沿って説明する。
なお、本処理が起動される初期状態において、放電回路
１８ａを構成する各スイッチＳＷｋは、すべて開放（Ｏ
ＦＦ）されているものとする。

【０１６２】図２０に示すように、本処理が起動される
と、まずＳ１１１０では、制御信号Ｓ１の設定を順次切
り替えながら、電圧検出部１２からの出力を順次読み込
むことにより、各セルＢ１〜Ｂｎの両端電圧（以下、検
出セル電圧という）ＶＤ１〜ＶＤｎを検出すると共に、
主電流検出部１６からの出力を読み込むことにより、組
電池１０に流れる主電流Ｉｓを検出する。

【０１６３】続くＳ１１２０では、Ｓ１１１０にて検出
された検出セル電圧ＶＤｋ（ｋ＝１〜ｎ）及び主電流Ｉ
ｓに基づき、次の（６）式に従って、各セルの疑似開回
路電圧ＶＯｋを求める。 ＶＯ_k＝ＶＤ_k＋ｒ_k×Ｉｓ （６） なお、ｒｋは、セルＢｋの内部抵抗である。即ち、本処
理では、放電電流Ｉｈが流れていない時にセル電圧ＶＤ
ｋの検出を行っており、検出用導線での電圧上昇或いは
電圧降下が生じないため、（５）式にて、右辺の放電電
流Ｉｈを全て零として得られる（６）式を用いて疑似開
回路電圧ＶＯｋを求めることができるのである。

【０１６４】続くＳ１１３０，Ｓ１１４０では、先に説
明したＳ９３０，Ｓ９４０と全く同様に、Ｓ１１２０に
て算出された疑似開回路電圧ＶＯ１〜ＶＯｎに基づい
て、各セルＢ１〜Ｂｎの残存容量Ｑ１〜Ｑｎを算出し、
その算出結果に基づいて、最小残存容量を有するセルを
抽出して、その抽出されたセルのセル番号ＮＬ，残存容
量Ｑmin ，疑似開回路電圧ＶＯmin を記憶する。

【０１６５】そして、Ｓ１１５０では、Ｓ１１４０にて
抽出された最小残存容量のセルＢNLと、それ以外のセル
Ｂｉ（ｉ≠ＮＬ）との残存容量差（Ｑｉ−Ｑmin ）、即
ち各セルＢｋの残存容量のばらつきをそれぞれ算出し、
算出された各残存容量差のそれぞれについて許容値ＱＲ
より大きいか否かを判断し、どのセルＢｋも残存容量差
が許容値以下（Ｑｉ−Ｑmin ≦ＱＲ）であれば、そのま
まＳ１１１０に戻る。

【０１６６】一方、Ｓ１１５０にて、残存容量差が許容
値より大きい（Ｑｉ−Ｑmin ＞ＱＲ）セルＢｋが一つで
もあれば、そのセルＢｉの充電状態を調整するためＳ１
１６０に移行する。Ｓ１１６０では、Ｓ１１５０にて残
存容量差が許容値より大きいと判断された全てのセルＢ
ｉについて、対応する放電回路１８ａのスイッチＳＷｉ
を閉じてセルＢｉの放電を開始させ、続くＳ１１７０で
は、予め設定された放電時間が経過するとタイムアウト
する放電時間測定タイマを起動する。なお、放電時間
は、例えば、放電回路１８ａにより、許容値の半分ＱＲ
／２に相当する容量がセルＢｉから放電されるような長
さに設定する。

【０１６７】続くＳ１１８０では、放電時間測定タイマ
がタイムアウトしたか否かを判断し、否定判定された場
合は、同ステップを繰り返し実行することで待機し、一
方、設定された放電時間が経過して、肯定判定された場
合はＳ１１９０に移行する。Ｓ１１９０では、放電回路
１８ａの閉成されている全スイッチＳＷｉを開放して、
セルＢｉの放電を停止させ、続くＳ１２００では、予め
設定された休止時間が経過するとタイムアウトする休止
時間測定タイマを起動する。なお、休止時間は、放電が
行われていたセルＢｉの過渡応答が収束して検出セル電
圧ＶＤｉが一定電圧を示すようになるのに必要な時間以
上に設定することが望ましい。

【０１６８】続くＳ１２１０では、休止時間測定タイマ
がタイムアウトしたか否かを判断し、否定判定された場
合は、同ステップを繰り返し実行することで待機し、一
方、設定された休止時間が経過して、肯定判定された場
合はＳ１１１０に戻る。ここで、本処理を実行すること
による検出セル電圧ＶＤｋ及び開回路電圧ＶＯｋ（ひい
ては残存容量）の変化を、図２１に示すタイムチャート
に沿って説明する。

【０１６９】なお、図２１は、組電池１０が３つのセル
Ｂ１〜Ｂ３からなる場合について説明したものであり、
初期状態において、各セルＢ１〜Ｂ３の開回路電圧ＶＯ
１〜ＶＯ３は、ＶＯ１＞ＶＯ３＞ＶＯ２となっており、
しかも、セルＢ１，Ｂ３の残存容量のばらつきは許容値
を越えている（Ｑ１−Ｑ２＞ＱＲ，Ｑ３−Ｑ２＞ＱＲ）
ものとする。また、図２１（ａ）では、検出セル電圧Ｖ
Ｄ１〜ＶＤ３を実線、実際の開回路電圧ＶＯ１〜ＶＯ３
を点線にて示し、図２１（ｂ）では、各セルＢ１〜Ｂ３
の放電電流Ｉｈ１〜Ｉｈ３をそれぞれ示している。更
に、残存容量Ｑ２＋ＱＲに相当する開回路電圧をＶＨに
て表しており、即ち、開回路電圧ＶＯが電圧ＶＨより大
きいということは、そのセルの残存容量のばらつきが許
容値ＱＲより大きいことに相当する。

【０１７０】以下の説明では、Ｓ１１１０〜Ｓ１１５０
の処理を「ばらつき判定」、Ｓ１１６０〜Ｓ１１９０を
「ばらつきセル放電」、Ｓ１２００〜Ｓ１２１０を「休
止」と呼び、また、主電流Ｉｓは流れていない（即ち、
疑似開回路電圧ＶＯ１〜ＶＯ３は検出セル電圧ＶＤ１〜
ＶＤ３に等しい）ものとする。

【０１７１】図２１に示すように、時刻ｔ１にて行われ
る「ばらつき判定」により、検出セル電圧（＝疑似開回
路電圧）ＶＤが電圧ＶＨより大きいセルＢ１，Ｂ３が、
残存容量のばらつきが許容範囲を越えていると判定され
る。すると、「ばらつきセル放電」により、予め設定さ
れた放電時間が経過するまでの間、セルＢ１，Ｂ３の放
電が行われる。

【０１７２】この「ばらつきセル放電」の期間中、放電
が行われているセルＢ１，Ｂ３では、検出セル電圧ＶＤ
１，ＶＤ３が、放電電流Ｉｈ１，Ｉｈ３による検出用導
線での電圧降下により、実際の開回路電圧ＶＯ１，ＶＯ
３より降下したものとなり、一方、放電が行われていな
いセルＢ２では、検出セル電圧ＶＤ２が、放電電流Ｉｈ
１，Ｉｈ３による検出用導線での電圧上昇により、実際
の開回路電圧ＶＯ２より上昇したものとなる。

【０１７３】放電時間が経過して、時刻ｔ２にて「ばら
つきセル放電」が終了すると、放電電流Ｉｈ１，Ｉｈ３
が流れなくなることにより、検出用導線での電圧降下，
電圧上昇が消滅するが、各検出セル電圧ＶＤ１〜ＶＤ３
と実際の開回路電圧ＶＯ１〜ＶＯ３は直ちには一致せ
ず、セルの過渡応答により、検出セル電圧ＶＤ１，ＶＤ
３は、実際の開回路電圧ＶＯ１，ＶＯ３より小さめ、検
出セル電圧ＶＤ２は実際の開回路電圧より大きめの値に
なる。

【０１７４】そして、その後の「休止」により、予め設
定された休止時間が経過するまでの間、即ち全てのセル
の放電が休止されている間に、検出セル電圧ＶＤ１〜Ｖ
Ｄ３は、徐々に実際の開回路電圧ＶＯ１〜ＶＯ３に近づ
くように変化する。この休止時間は、過渡応答が十分に
収束するような長さに設定されるため、時刻ｔ３にて
「休止」が終了し、再度「ばらつき判定」が行われる時
には、検出セル電圧ＶＤ１〜ＶＤ３は、実際の開回路電
圧ＶＯ１〜ＶＯ３にほぼ一致したものとなっている。以
後、「ばらつき判定」にて、すべての検出セル電圧（＝
疑似開回路電圧）ＶＤ１〜ＶＤ３が電圧ＶＨ以下になる
まで、即ち残存容量のばらつきが全て許容範囲内となる
まで、この「ばらつき判定」「ばらつきセル放電」「休
止」のサイクルが繰り返される。そして、残存容量のば
らつきが全て許容範囲内になった後は、「ばらつき判
定」のみが繰り返し行われることになる。

【０１７５】以上説明したように、本実施例の組電池シ
ステム２ｇでは、各セルの残存容量のばらつきを判定す
るためにセル電圧ＶＤ１〜ＶＤｎを検出する期間と、そ
のばらつき判定の結果に基づいてセルの放電を行う期間
とを明確に分けており、しかも、放電終了後に休止期間
を設けることにより、セルの両端電圧が緩慢に変化する
ことにより生じる誤差をも除去した検出セル電圧ＶＤ１
〜ＶＤｎが得られるようにされている。

【０１７６】従って、本実施例の組電池システム２ｇに
よれば、この検出セル電圧ＶＤ１〜ＶＤｎに基づき、各
セルの疑似開回路電圧ＶＯ１〜ＶＯｎ、ひいては各セル
の残存容量Ｑ１〜Ｑｎを精度よく求めることができ、そ
の結果、各セルの残存容量Ｑ１〜Ｑｎを精度よく揃える
ことができる。

【０１７７】また、本実施例の組電池システム２ｇで
は、放電電流Ｉｈ１〜Ｉｈｎの検出を行う必要がないた
め、装置構成を簡易化できると共に、装置を安価に構成
することができる。なお、ＭＰＵ２４が充電状態制御
を、組電池１０の未使用時、即ち主電流Ｉｓが流れてい
ない時（Ｉｓ＝０）にのみ行うように構成した場合に
は、Ｓ１１２０では、（６）式の右辺の第２項（ｒ_k×
Ｉｓ ）を削除した式を用いて、即ち検出セル電圧ＶＤ
ｋをそのまま疑似開回路電圧ＶＯｋとして用いればよ
い。

【０１７８】本実施例において、１８ａが充放電手段に
相当し、また、電圧検出部１２，主電流検出部１６，Ｓ
１１１０〜Ｓ１１３０が残存容量検出手段、Ｓ１１４
０，Ｓ１１５０が目標値設定手段、Ｓ１１６０〜Ｓ１１
９０が充放電制御手段に相当する。特に残存容量検出手
段のうち、電圧検出部１２が第２電圧検出手段、主電流
検出部１６，Ｓ１１２０が第２補正手段に相当する。

【０１７９】以上、本発明のいくつかの実施例について
説明したが、本発明は上記実施例に限定されることなく
様々な態様にて実施することができる。例えば、上記実
施例では、組電池システムをハイブリッド電気自動車
（ＨＥＶ）に適用する例を示したが、電気自動車（Ｅ
Ｖ）に適用してもよく、その他、電力貯蔵用二次電池設
備であれば、どのようなものに適用してもよい。

【０１８０】また、上記実施例では、組電池１０を構成
するセルＢ１〜Ｂｎとして、リチウム電池を用いたが、
鉛電池やニッケル系電池等、他の二次電池を用いてもよ
い。更に、上記実施例では、セルの残存容量を調整する
時には、セルＢ１〜Ｂｎ単位で充放電を行ったが、セル
を複数個直並列に接続したセルモジュール単位で充放電
制御を行ってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例の組電池システムの全体構成を表
す回路図である。

【図２】 本実施例の組電池システムが適用されたハイ
ブリッド自動車の駆動系の構成を表すブロック図であ
る。

【図３】 組電池システムのＭＰＵが実行するセルの充
電状態制御を表すフローチャートである。

【図４】 第１実施例における残存容量調整処理の内容
を表すフローチャートである。

【図５】 第１実施例の変形例を表す回路図である。

【図６】 第１実施例の変形例を表す回路図である。

【図７】 第２実施例の組電池システムの全体構成を表
す回路図である。

【図８】 第２実施例における残存容量調整処理の内容
を表すフローチャートである。

【図９】 セル電圧，放電電流の波形を表す説明図であ
る。

【図１０】 第３実施例の組電池システムの全体構成を
表す回路図である。

【図１１】 第３実施例における残存容量調整処理の内
容を表すフローチャートである。

【図１２】 セル電圧，放電電流の波形を表す説明図で
ある。

【図１３】 第４実施例における残存容量調整処理の内
容を表すフローチャートである。

【図１４】 第５実施例の組電池システムの全体構成を
表す回路図である。

【図１５】 第５実施例における残存容量調整処理の内
容を表すフローチャートである。

【図１６】 第６実施例の組電池システムの全体構成を
表す回路図である。

【図１７】 第６実施例における充電状態制御の内容を
表すフローチャートである。

【図１８】 充放電電流及び主電流により検出セル電圧
が変動することを表すための説明図である。

【図１９】 第７実施例の組電池システムの全体構成を
表す回路図である。

【図２０】 第７実施例における充電状態制御の内容を
表すフローチャートである。

【図２１】 充電状態制御実行時にセル電圧が変化する
様子を表すグラフである。

【図２２】 セルの開回路電圧と残存容量との関係を測
定した結果を表すグラフである。

【図２３】 セル電圧及び放電電流の検出値から開回路
電圧を推定する方法の一例を表す説明図である。

【図２４】 第２実施例における放電回路の変形例を表
す回路図である。

【符号の説明】

２，２ａ〜２ｇ…組電池システム、１０…組電池、１
２，１２ａ…電圧検出部、１６…主電流検出部、１８，
１８ａ〜１８ｃ…放電回路、１８ｄ…補助電池回路、２
０…リレー、２２，２２ａ…放電電流検出部、２２ｂ…
電圧電流検出部、２４…マイクロプロセッサ（ＭＰ
Ｕ）、２６…メモリ、２８…スイッチ、３０…デコー
ダ、３４…電流切替スイッチ、３６…補助電池、３８，
５０…電流検出抵抗、４０…放電用抵抗、４２…充放電
切替スイッチ、４４…検出切替スイッチ、５２…電流制
御素子、５４…信号絶縁装置、Ｂ１〜Ｂｎ…セル、Ｄ１
…放電ダイオード、Ｄ２…充電ダイオード、ＯＰｖ１〜
ＯＰｖｎ，ＯＰｈ１〜ＯＰｈｎ，ＯＰｈ，ＯＰｓ…電圧
検出器、Ｒ１１〜Ｒ１３，Ｒｈ，Ｒｈ１〜Ｒｈｎ，Ｒ１
〜Ｒｎ＋１，Ｒｓ…抵抗、ＳＷ１〜ＳＷｎ…スイッチ、
Ｃ…ＨＥＶコントローラ、Ｄ…動力統合分配装置、Ｅ…
エンジン、Ｌ…電源ライン、Ｍ…電動機、Ｖ…インバー
タ、Ｗ…駆動輪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｐ Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｘ ３０２ ３０２Ｃ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充放電可能な二次電池を単位電池として
   複数個直列に接続してなり、その両端に負荷や充電器が
   接続されて充放電される組電池の充電状態を制御する充
   電状態制御方法であって、 前記組電池を構成する各単位電池の残存容量のばらつき
   が、予め設定された許容範囲内となるように、前記単位
   電池の残存容量を個別に調整することを特徴とする充電
   状態制御方法。
2. 【請求項２】 充放電可能な二次電池を単位電池として
   複数個直列に接続してなり、その両端に負荷や充電器が
   接続されて充放電される組電池の充電状態を制御する充
   電状態制御装置であって、 前記組電池を構成する各単位電池の残存容量のばらつき
   が、予め設定された許容範囲内となるように、前記単位
   電池の残存容量を個別に調整する残存容量調整手段を備
   えることを特徴とする充電状態制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の充電状態制御装置にお
   いて、 前記残存容量調整手段は、 前記組電池を構成する各単位電池の残存容量を検出する
   残存容量検出手段と、 前記組電池を構成するいずれかの単位電池を選択的に放
   電或いは充電する充放電手段と、 前記残存容量検出手段にて検出される各単位電池の残存
   容量に基づいて、前記充放電手段の充放電対象となる単
   位電池、及び前記充放電手段による充放電の結果、該単
   位電池が有するべき目標残存容量を設定する目標値設定
   手段と、 該目標値設定手段により充放電対象として設定された単
   位電池の残存容量が前記目標残存容量に達するまでの
   間、前記放電手段により該単位電池を放電或いは充電さ
   せる充放電制御手段と、 を備えることを特徴とする充電状態制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の充電状態制御装置にお
   いて、 前記充放電制御手段は、 前記充放電手段により前記充放電対象単位電池に流れる
   充放電電流を積算する電流積算手段を備え、前記充放電
   手段の動作を開始させた後、前記電流積算手段での積算
   値が、前記残存容量検出手段にて検出された前記充放電
   対象単位電池の残存容量と、前記目標値設定手段にて設
   定された目標残存容量との差分である目標充放電容量に
   達すると、前記充放電手段の動作を終了させることを特
   徴とする充電状態制御装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の充電状態制御装置にお
   いて、 前記充放電制御手段は、 前記充放電対象単位電池の両端電圧を検出する電圧検出
   手段を備え、前記充放電手段の動作を開始させた後、前
   記電圧検出手段での検出値が、前記残存容量検出手段に
   て検出された前記充放電対象単位電池の残存容量に相当
   する開回路電圧と、前記目標値設定手段にて設定された
   目標残存容量に相当する目標開回路電圧との差分だけ変
   化すると、前記充放電手段の動作を終了させることを特
   徴とする充電状態制御装置。
6. 【請求項６】 請求項３に記載の充電状態制御装置にお
   いて、 前記充放電制御手段は、 前記充放電手段により前記充放電対象単位電池に流れる
   充放電電流の推定値に基づいて、前記残存容量検出手段
   にて検出された前記充放電対象単位電池の残存容量と、
   前記目標値設定手段にて設定された目標残存容量との差
   分である目標充放電容量だけ放電或いは充電するのに必
   要な充放電時間を推定する時間推定手段を備え、前記充
   放電手段の動作を開始させた後、前記時間推定手段によ
   り推定された充放電時間が経過すると、前記充放電手段
   の動作を終了させることを特徴とする充電状態制御装
   置。
7. 【請求項７】 請求項３に記載の充電状態制御装置にお
   いて、 前記充放電手段は、設定の切替により、電流値の異なる
   少なくとも２種類の充放電電流を流し、 前記充放電制御手段は、 前記充放電対象単位電池の両端電圧を検出する電圧検出
   手段と、 前記充放電手段により前記充放電対象単位電池に流れる
   充放電電流を検出する電流検出手段と、 前記放電手段の設定を切替えることにより、前記電圧検
   出手段及び前記電流検出手段にて検出される複数対の検
   出結果に基づいて、放電電流がゼロとなる時の両端電圧
   を開回路電圧として推定する開回路電圧推定手段と、を
   備え、前記充放電手段の動作を開始させた後、前記開回
   路電圧推定手段にて推定される開回路電圧が、前記目標
   値設定手段にて設定された目標残存容量に相当する目標
   開回路電圧に達すると、前記充放電手段の動作を終了さ
   せることを特徴とする充電状態制御装置。
8. 【請求項８】 請求項３ないし請求項７のいずれかに記
   載の充電状態制御装置において、 前記充放電手段は、 前記単位電池に接続されると、該単位電池の充電或いは
   放電のうち少なくともいずれか一方を行う単一の充放電
   器と、 該充放電器を、任意の単位電池に選択的に接続する切替
   スイッチと、 を備えることを特徴とする充電状態制御装置。
9. 【請求項９】 請求項３ないし請求項７のいずれかに記
   載の充電状態制御装置において、 前記充放電手段は、 前記単位電池毎に設けられ、前記単位電池に接続される
   と該単位電池の充電或いは放電のうち少なくともいずれ
   か一方を行う複数の充放電器と、 該充放電器を前記単位電池に接続する電流経路にそれぞ
   れ設けられた複数のスイッチと、 を備えることを特徴とする充電状態制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の充電状態制御装置に
    おいて、 前記残存容量検出手段は、 前記組電池を構成する単位電池の数をｎ個として、前記
    組電池の両端及び各単位電池の接続点からそれぞれ延設
    されたｎ＋１本の検出用導線と、 前記単位電池の両端に接続された各一対の検出用導線を
    介して、各単位電池の両端電圧を検出する第２電圧検出
    手段と、 を備え、該第２電圧検出手段での検出結果に基づいて各
    単位電池の残存容量を検出すると共に、前記検出用導線
    は、前記充放電手段を構成する充放電器及びスイッチを
    前記単位電池に接続するための充放電用導線としても共
    用されていることを特徴とする充電状態制御装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の充電状態制御装置
    において、 前記残存容量検出手段と前記充放電手段とは、異なるタ
    イミングにて動作することを特徴とする充電状態制御装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の充電状態制御装置
    において、 前記充放電手段の動作後、休止期間をおいて前記残存容
    量検出手段が動作することを特徴とする充電状態制御装
    置。
13. 【請求項１３】 請求項１０に記載の充電状態制御装置
    において、 前記残存容量検出手段は、 前記各充放電器に流れる充放電電流を検出する第２電流
    検出手段と、 該第２電流検出手段にて検出された検出対象単位電池及
    び該検出対象単位電池に隣接する単位電池の充放電電流
    に基づき、前記検出対象単位電池の両端に接続された一
    対の検出用導線にて生じる電圧上昇或いは電圧降下を算
    出し、該算出値により、前記第２電圧検出手段にて検出
    された前記検出対象単位電池の両端電圧を補正する補正
    手段と、 を備えることを特徴とする充電状態制御装置。
14. 【請求項１４】 請求項９に記載の充電状態制御装置に
    おいて、 前記残存容量検出手段は、 前記組電池を構成する単位電池の数をｎ個として、前記
    組電池の両端及び各単位電池の接続点からそれぞれ延設
    されたｎ＋１本の検出用導線と、 前記単位電池の両端に接続された各一対の検出用導線を
    介して、各単位電池の両端電圧を検出する第２電圧検出
    手段と、 を備え、該第２電圧検出手段での検出結果に基づいて各
    単位電池の残存容量を検出すると共に、前記検出用導線
    は、前記充放電手段を構成する充放電器及びスイッチを
    前記単位電池に接続するための充放電用導線とは別個に
    設けられていることを特徴とする充電状態制御装置。
15. 【請求項１５】 請求項１０ないし請求項１４のいずれ
    かに記載の充電状態制御装置において、 前記残存容量検出手段は、 前記組電池の充放電により流れる主電流を検出する主電
    流検出手段と、 該主電流検出手段にて検出された主電流に基づき検出対
    象単位電池の内部抵抗により生じる電圧上昇或いは電圧
    降下を算出し、該算出値により、前記第２電圧検出手段
    にて検出された前記検出対象単位電池の両端電圧を補正
    する第２補正手段と、 を備えることを特徴とする充電状態制御装置。
16. 【請求項１６】 請求項８ないし請求項１５のいずれか
    に記載の充電状態制御装置において、 前記充放電器は、抵抗器からなり、接続された前記単位
    電池の放電のみを行うことを特徴とする充電状態制御装
    置。
17. 【請求項１７】 請求項８または請求項１５のいずれか
    に記載の充電状態制御装置において、 前記充放電器は、接続された前記単位電池からの放電電
    流により充電され、また自身の放電電流により前記単位
    電池を充電する補助蓄電器からなることを特徴とする充
    放電状態制御装置。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の充電状態制御装置
    において、 前記残存容量検出手段にて検出される各単位電池の残存
    容量に基づき、最大値と平均値との差の方が平均値と最
    小値の差のより大きければ、前記充放電制御手段に最大
    残存容量を有する単位電池の放電制御を行わせ、該大小
    関係が反対であれば、前記充放電制御手段に最小残存容
    量を有する単位電池の充電制御を行わせる充放電指定手
    段を備えることを特徴とする充電状態制御装置。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の充電状態制御装置
    にいおいて、 前記充放電対象単位電池の両端電圧と前記補助蓄電器の
    両端電圧との大小関係が、前記充放電指定手段の指定に
    従った充放電電流を流すことが不可能な関係にある場
    合、前記大小関係が適切なものとなるように、前記組電
    池全体の充放電を行う充電装置及び負荷装置による充電
    或いは放電を優先的に行わせる優先制御指令手段を備え
    ることを特徴とする充電状態制御装置。
20. 【請求項２０】 請求項２ないし請求項１９のいずれか
    に記載の充電状態制御装置において、 前記単位電池は、リチウムイオンを吸蔵放出する材料か
    らなる電極によって構成されるリチウム電池であること
    を特徴とする充電状態制御装置。
21. 【請求項２１】 請求項２ないし請求項２０のいずれか
    に記載の充電状態制御装置において、 前記組電池は、電気自動車或いはハイブリッド電気自動
    車の動力源であるモータへの電源供給用として使用され
    ることを特徴とする充電状態制御装置。