JPWO2010109956A1 - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

蓄電装置であって、電池部の状態を管理及び制御する状態検知部が、電池部が負荷から切り離された無負荷状態において電池管理部が計測した、複数の電池のそれぞれの端子間電圧を取り込み、複数の電池の充電状態のばらつき情報を求めると共に、電池部が負荷に接続されて充放電されている負荷状態において電池部の充放電の制御に必要となる許容充放電情報を、電池の充電状態のばらつき情報を反映させて求め、その許容充放電情報を電池部の充放電機器に出力する。

Description

本発明は、電気的エネルギーの蓄積及び放出が可能な蓄電装置に関する。

蓄電装置は、電気的に接続された複数の蓄電器を備えている。複数の蓄電器間には個体差や劣化差などがある。このため、背景技術、例えば特許文献１に開示された技術では、複数の蓄電器の個体差や劣化差などの影響を受けないように、複数の蓄電器の異常を検出している。具体的には、各蓄電器の容量を均等化した状態から、各蓄電器を同じ量だけ放電し、この後の各蓄電器の電圧降下を検出して蓄電器の異常を判定するようにしている。

日本特許第３９７５７９８号公報

これまでの蓄電装置は、背景技術のように、複数の蓄電器の個体差や劣化差などの影響を受けないようにするものがほとんどであった。しかし、複数の蓄電器を最適に充放電させるためには、背景技術とは逆に、複数の蓄電器の個体差や劣化差などを考慮して、蓄電装置に対する充放電を制御することが必要である。

本発明の一つの観点によれば、複数の蓄電器から構成された蓄電部を最適に充放電させることができる蓄電装置が提供される。

代表的な本発明による実施例の一つによる蓄電装置は、電気的に接続された複数の蓄電器を備えた蓄電部と、複数の蓄電器のそれぞれの状態を計測する第１制御部と、蓄電部の状態を計測する計測部と、蓄電部の状態を管理及び制御する第２制御部とを有し、第２制御部が、蓄電部が負荷から切り離された無負荷状態において第１制御部が計測した、複数の蓄電器のそれぞれの計測状態情報を取り込み、複数の蓄電器の充電状態のばらつき情報を求めると共に、蓄電部が負荷に接続されて充放電されている負荷状態において蓄電部の充放電の制御に必要となる許容充放電情報を、計測部から出力された、蓄電部の計測状態情報、及び充電状態のばらつき情報を含む複数の情報に基づいて求めて出力する。

このような特徴を有する本発明の実施例では、蓄電部を充放電する機器に対して、蓄電器の充電状態のばらつき情報が反映された許容充放電情報を出力できる。

代表的な本発明の一つによれば、蓄電部を充放電する機器に対して、蓄電器の充電状態のばらつき情報が反映された許容充放電情報を出力できるので、その充放電機器によって蓄電部を最適に充放電させることができる。例えば蓄電部の使用範囲である上限充電状態と下限充電状態との間の範囲から複数の蓄電器のいずれもが外れることなく充放電される。
本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。

本発明の第１実施例であるプラグインハイブリッド自動車の駆動系の全体構成及びその一部である電動駆動装置の電気的な接続構成を示すブロック図。 図１の電動駆動装置の電源であるバッテリの詳細な構成を示すブロック図。 図２のバッテリの制御部を構成する電池管理部の回路構成を示すブロック図。 図１及び図２に示す充電器によるバッテリの充電動作を説明するための特性図であり、充電状態の異なる電池Ａ，Ｂの充電動作に対する電池電圧の時間的変化を示す。 図１及び図２に示す充電器によるバッテリの充電動作を説明するための特性図であり、充電状態の異なる電池Ａ，Ｂの充電動作に対する電池電圧の時間的変化を示す。 図６Ａは、図２の電池部の無負荷状態から充放電状態（負荷運転状態）を経て再び無負荷状態としたときにおける電池電圧の時間変化を示す特性図であり、固体差及び劣化ばらつきのある電池Ａ，Ｂを均等化した状態から充放電させたとき、固体差及び劣化ばらつきに基づいて電池電圧がばらつくことを示す。 図６Ｂは、図２の電池部の無負荷状態から充放電状態（負荷運転状態）を経て再び無負荷状態としたときにおける充電状態（ＳＯＣ）の時間変化を示す特性図であり、固体差及び劣化ばらつきのある電池Ａ，Ｂを均等化した状態から充放電させたとき、固体差及び劣化ばらつきに基づいて充電状態がばらつくことを示す。 図２の電池部の充電状態の演算に用いられる特性図であり、電池部の起電力と充電状態との関係を示す。 図２の電池部の無負荷状態から充放電状態（負荷運転状態）を経て再び無負荷状態としたときにおける電池電圧の時間変化を示す特性図であり、電池部の各状態と、電池部を構成する複数の電池のそれぞれの充電状態の演算方法との関係を示す。 図２の電池部を構成する複数の電池の無負荷状態から充放電状態（負荷運転状態）を経て再び無負荷状態としたときにおける電池電圧の時間変化を示す特性図であり、電池部を構成する複数の電池のそれぞれのばらついた電池電圧の状態と、データ取得ポイントとの関係を示す。 図２の電池部を構成する複数の電池の充電状態の時間的変化を示す特性図であり、放電時（充電状態が低下する時）における複数の電池の平均充電状態と、複数の電池のうち、最高容量電池及び最低容量電池のそれぞれの充電状態との関係を示す。 図２の電池部を構成する複数の電池の充電状態の時間的変化を示す特性図であり、充電時（充電状態が上昇する時）における複数の電池の平均充電状態と、複数の電池のうち、最高容量電池及び最低容量電池のそれぞれの充電状態との関係を示す。 図１０Ａ，１０Ｂの充電状態のばらつき係数のうち、放電時の最高容量電池の充電状態のばらつき係数（車両走行後の複数の電池の充電状態のうちの最高充電状態から、車両走行後の複数の電池の平均充電状態を差し引いたものと、車両走行前の均等化された複数の電池の平均ＳＯＣから、車両走行後の複数の電池の平均充電状態を差し引いたものとの比率）を示す特性図であり、放電深度１０Ａまで放電したときをデータ取得ポイントとして、放電時の最高容量電池の充電状態のばらつき係数の演算する例を示す。 図２の電池部又はそれを構成する電池の充電状態とインピーダンスとの関係を示す特性図。 図２の電池部又はそれを構成する電池の充電状態と許容充放電電流との関係を示す特性図である。 図１のプラグインハイブリッド自動車の車室内に設置された表示画面を示す平面図であり、駆動系の電気的エネルギーの流れと、図２の電池部を構成する複数の電池モジュールのＳＯＨを表示した状態を示す。 図１のプラグインハイブリッド自動車の車室内に設置された表示画面を示す平面図であり、駆動系の電気的エネルギーの流れと、図２の電池部を構成する複数の電池モジュールのＳＯＨを表示した状態を示す。 図１のプラグインハイブリッド自動車の駆動系の電気的エネルギーの流れと、図２の電池部を構成する複数の電池モジュールのＳＯＨを表示することが可能な携帯式情報端末機器の外観構成を示す平面図である。 本発明の第２実施例を示す特性図であり、電池部の無負荷状態から充放電状態（負荷運転状態）としたときにおける、容量の異なる電池Ａ、Ｂの充電状態の時間変化を示す。 本発明の第３実施例を示す特性図であり、電池の起電力と充電状態との関係を示す。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下に説明する実施例では、本発明を、プラグインハイブリッド自動車の電源を構成する蓄電装置に適用した場合を例に挙げて説明する。蓄電装置に蓄積された電気エネルギーは、エンジンを始動させるための電力として、ラジオなどのカーオーディオ，カーナビゲーション装置，ライトなどの電装品を駆動するための電力として、プラグインハイブリッド自動車を走行させる電動駆動装置の駆動用電力として、それぞれ使用される。蓄電装置への電気エネルギーの蓄積は、電動駆動装置の回生動作により生成された回生電力、或いは家庭向け商用電源から取り込んだ電力、若しくは充電ステーションで購入した電力により行われる。

以下に説明する実施例の構成は、ハイブリッド自動車，純粋な電気自動車などの乗用車，ハイブリッド電車などの鉄道車両，ハイブリッドトラックなどの貨物自動車，ハイブリッドバスなどの乗合自動車，建設機械やフォークリフトトラックなどの産業用車両など、他の電動車両の電源を構成する蓄電装置にも適用できる。

また、以下に説明する実施例の構成は、電力貯蔵装置，家庭用蓄電装置，バックアップ電源用蓄電装置など、他の産業用蓄電装置にも適用できる。

蓄電装置を構成する蓄電器としてはリチウムイオン電池を例に挙げて説明する。蓄電器としては、鉛電池，ニッケル水素電池，電気二重層キャパシタ，ハイブリッドキャパシタなど、他の蓄電器を用いることもできる。

蓄電器では、現在の状態に応じて最大に出し入れ可能な許容電流、いわゆる最大許容充放電電流が決まる。この最大許容充放電電流を超えて蓄電器を充放電すると、蓄電器の電圧が通常制御範囲から外れる。このため、蓄電器を最適に使用するためには、蓄電器の現在の状態に応じて最大許容充放電電流を正確に求め、これに基づいて蓄電器の充放電を制御する必要がある。最大許容充放電電流が決まる蓄電器の状態の一つとしては蓄電器のＳＯＣ（充電状態）がある。蓄電器のＳＯＣが高いほど最大許容充電電流は小さく、最大許容放電電流は大きくなり、蓄電器のＳＯＣが低いほど最大許容放電電流は小さく、最大許容充電電流は大きくなる。また、最大許容充放電電流が決まる蓄電器の状態の他の一つとしては蓄電器のＳＯＨ（劣化状態）がある。蓄電器が新品の場合（ＳＯＨが小さい場合）には最大許容充放電電流は大きく、蓄電器の劣化が進行する（ＳＯＨが大きくなる）ほど最大許容充放電電流は小さくなる。また、最大許容充放電電流は電池温度に応じても変化する。

以上のことから、蓄電装置には制御装置が設けられている。制御装置は、蓄電器の状態を検知し、この検知した蓄電器の状態から蓄電器の現在のＳＯＣ，ＳＯＨなどをリアルタイムに検知して最大許容充放電電流を演算し、蓄電器の性能の範囲内において蓄電器が充放電されるように、最大許容充放電電流を充電器に対する指令値として、この指令値に対応する信号を出力し、蓄電器の充放電を制御している。

自動車用蓄電装置は、自動車の駆動に必要とされる大きな電力を充放電できるように、多数の蓄電器を電気的に直列に接続した蓄電部により構成されている。電気的に直列に接続された多数の蓄電器間には個体差や劣化差が有るので、自動車用蓄電装置において蓄電器の現在のＳＯＣ，ＳＯＨなどを検出して最大許容充放電電流を正確に求めるためには、その個体差や劣化差を考慮する必要があるが、これまでは、多数の蓄電器間の個体差や劣化差の影響を受けないようにするものがほとんどであった。

そこで、以下に説明する実施例では、多数の蓄電器間の個体差の度合いを検出し、これを係数として充放電制御に反映している。このようにすることにより、上記課題を解決し、複数の蓄電器から構成された蓄電部を最適に充放電させることができる。従って、以下に説明する実施例では、複数の蓄電器から構成された蓄電部を最適に充放電させることができる蓄電装置を提供できる。また、以下に説明する実施例によれば、複数の蓄電器から構成された蓄電部を最適に充放電させるにあたって必要となる制御構成を備えた蓄電装置を提供できる。

尚、この他にも解決すべき課題及びそれを解決するための構成或いは方法があるが、それらについてはこれ以降の実施例の中で説明する。

第１実施例を図１乃至図１５に基づいて説明する。

まず、図１を用いて、バッテリ１００を含むプラグインハイブリッド自動車１の駆動系の構成について説明する。

図１は、プラグインハイブリッド自動車１の駆動系の構成及びその一部を構成する電動駆動装置の各コンポーネントの電気的な接続構成を示す。

図１において、太い実線は強電系を示し、細い実線は弱電系を示す。

プラグインハイブリッド自動車（以下、「ＰＨＥＶ」と記述する）１はパラレルハイブリッド方式の駆動システムを備えている。

パラレルハイブリッド方式の駆動システムは、内燃機関であるエンジン４とモータジェネレータ２００とを駆動輪２に対してエネルギーの流れ的に並列に配置（構造的には、動力伝達制御機構であるクラッチ５を介してエンジン４とモータジェネレータ２００とを機械的に直列に接続）し、エンジン４の回転動力による駆動輪２の駆動、モータジェネレータ２００の回転動力による駆動輪２の駆動、及びエンジン４とモータジェネレータ２００の両方の回転動力による駆動輪２の駆動ができるように構成されている。すなわちパラレルハイブリッド方式の駆動システムは、エンジン４を動力源とし、主としてＰＨＥＶ１の駆動源として用いられるエンジン駆動装置と、モータジェネレータ２００を動力源とし、主としてＰＨＥＶ１の駆動源及びＰＨＥＶ１の電力発生源として用いられる電動駆動装置とを備えている。

ハイブリッド方式としては、内燃機関であるエンジンの回転動力を用いて発電機を駆動し、この駆動によって発生した電力を用いてモータジェネレータを駆動し、この駆動によって発生した回転動力を用いて駆動輪を駆動する、いわゆるエンジンから駆動輪までのエネルギーの流れがシリーズであるシリーズハイブリッド方式がある。また、ハイブリッド方式としては、上記パラレルハイブリッド方式と上記シリーズハイブリッド方式とを組み合わせたシリーズ・パラレルハイブリッド方式（エンジンの回転動力の一部を発電用モータジェネレータに分配して発電させ、これにより得られた電力により駆動用モータジェネレータを駆動できるように、遊星歯車機構などの動力伝達機構を用いてエンジンと２つのモータジェネレータとを機械的に接続した方式）がある。本実施例では、パラレルハイブリッド方式の駆動システムを例に挙げて説明するが、以下において説明する本実施例の蓄電装置は、前述した他のハイブリッド方式の駆動システムの蓄電装置に適用しても構わない。

図示省略した車体のフロント部或いはリア部には車軸３が回転可能に軸支されている。車軸３の両端には一対の駆動輪２が設けられている。図示省略したが、車体のリア部或いはフロント部には、両端に一対の従動輪が設けられた車軸が回転可能に軸支されている。ＰＨＥＶ１では、駆動輪２を前輪とし、従動輪を後輪とした前輪駆動方式を採用している。駆動方式としては後輪駆動方式や４輪駆動方式（前後輪の一方をエンジン駆動装置により駆動し、他方を電動駆動装置により駆動する方式）を採用しても構わない。

車軸３の中央部にはデファレンシャルギア（以下、「ＤＥＦ」と記述する）７が設けられている。車軸３はＤＥＦ７の出力側に機械的に接続されている。ＤＥＦ７の入力側には変速機６の出力軸が機械的に接続されている。ＤＥＦ７は、変速機６によって変速されて伝達された回転駆動力を左右の車軸３に分配する差動式動力分配機構である。変速機６の入力側にはモータジェネレータ２００の出力側が機械的に接続されている。モータジェネレータ２００の入力側には、動力伝達制御機構であるクラッチ５を介してエンジン４の出力側が機械的に接続されている。クラッチ５は、エンジン４の回転動力を駆動輪２に伝達する場合には締結状態になり、エンジン４の回転動力を駆動輪２に伝達しない場合には切離し状態になるように制御される。

尚、モータジェネレータ２００及びクラッチ５は、変速機６の筐体の内部に収納されている。

モータジェネレータ２００は、電機子巻線２１１を備えた電機子（本実施例では固定子）２１０と、電機子２１０に空隙を介して対向配置され、界磁を発生する永久磁石２２１を備えた回転子２２０を有する回転電機であり、力行時にはモータとして、発電時（回生時）にはジェネレータとして、それぞれ機能する。

モータジェネレータ２００がモータとして機能する場合、すなわちＰＨＥＶ１の力行時やエンジン４を始動する時など、回転動力が必要な運転モードにある場合には、バッテリ１００に蓄積された電気エネルギーがインバータ装置３００を介して電機子巻線２１１に供給される。これにより、モータジェネレータ２００は電機子２１０と界磁２２０との間の磁気的作用により回転動力（機械エネルギー）を発生し、その回転動力を出力する。モータジェネレータ２００から出力された回転動力は、ＰＨＥＶ１の力行時には、変速機６及びＤＥＦ７を介して車軸３に伝達され、駆動輪２を駆動し、エンジン４の始動時には、クラッチ５を介してエンジン４に伝達され、エンジン４をクランキングする。

モータジェネレータ２００がジェネレータとして機能する場合、すなわちＰＨＥＶ１の減速時や制動時などの回生時及びＰＨＥＶ１の走行中にバッテリ１００の充電が必要な時など、発電が必要な運転モードにある場合には、駆動輪２或いはエンジン４から伝達された機械エネルギー（回転動力）がモータジェネレータ２００に伝達され、モータジェネレータ２００が駆動される。このように、モータジェネレータ２００が駆動されると、電機子巻線２１１には電機子２１０と界磁２２０との間の磁気的作用により電圧が誘起される。これにより、モータジェネレータ２００は電力を発生し、その電力を出力する。モータジェネレータ２００から出力された電力はインバータ装置３００を介してバッテリ１００に供給される。これにより、バッテリ１００は充電される。

モータジェネレータ２００の駆動は、電機子２１０とバッテリ１００との間の電力がインバータ装置３００によって制御されることにより制御される。すなわちインバータ装置３００はモータジェネレータ２００の制御装置である。インバータ装置３００は、スイッチング半導体素子のスイッチング動作によって電力を直流から交流に、交流から直流に変換する電力変換装置であり、パワーモジュール３１０、パワーモジュール３１０に実装されたスイッチング半導体素子を駆動する駆動回路３３０、パワーモジュール３１０の直流側に電気的に並列に接続され、直流電圧を平滑する電解コンデンサ３２０、及びパワーモジュール３１０のスイッチング半導体素子のスイッチング指令を生成し、このスイッチング指令に対応する信号を駆動回路３３０に出力するモータ制御装置３４０を備えている。

パワーモジュール３１０は、二つの（上アーム及び下アームの）スイッチング半導体素子を電気的に直列に接続し直列回路（一相分のアーム）が三相分、電気的に並列に接続（三相ブリッジ接続）されて電力変換回路が構成されるように、六つのスイッチング半導体素子を基板上に実装し、アルミワイヤなどの接続導体によって電気的に接続した構造体である。

スイッチング半導体素子としては金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）或いは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いている。ここで、電力変換回路をＭＯＳＦＥＴによって構成する場合、ドレイン電極とソース電極との間には寄生ダイオードが存在するので、別途、それらの間にダイオード素子を実装する必要がない。一方、電力変換回路をＩＧＢＴによって構成する場合、コレクタ電極とエミッタ電極との間にはダイオード素子が存在していないので、別途、それらの間にダイオード素子を電気的に逆並列に接続する必要がある。

各上アームの下アーム接続側とは反対側（ＩＧＢＴの場合、コレクタ電極側）はパワーモジュール３１０の直流側から外部に導出され、バッテリ１００の正極側に電気的に接続されている。各下アームの上アーム接続側とは反対側（ＩＧＢＴの場合、エミッタ電極側）はパワーモジュール３１０の直流側から外部に導出され、バッテリ１００の負極側に電気的に接続されている。各アームの中点、すなわち上アームの下アーム接続側（ＩＧＢＴの場合、上アームのエミッタ電極側）と下アームの上アーム接続側（ＩＧＢＴの場合、下アームのコレクタ電極側）との接続点はパワーモジュール３１０の交流側から外部に導出され、電機子巻線２１１の対応する相の巻線に電気的に接続されている。

電解コンデンサ３２０は、スイッチング半導体素子の高速スイッチング動作及び電力変換回路に寄生するインダクタンスに起因して生じる電圧変動を抑制するために、すなわち直流成分に含まれる交流成分を除去する平滑コンデンサである。平滑コンデンサとしては電解コンデンサ３２０の代わりにフィルムコンデンサを用いることもできる。

モータ制御装置３４０は、車両全体の制御を司る車両制御装置８から出力されたトルク指令信号を受けて、六つのスイッチング半導体素子に対するスイッチング指令信号（例えばＰＷＭ（パルス幅変調）信号）を生成し、駆動回路３３０に出力する電子回路装置であり、マイクロコンピュータなどの演算処理装置を含む複数の電子部品が回路基板に実装されることにより構成され、パワーモジュール３１０とは熱的に隔絶されたインバータ筐体内に配置されている。

駆動回路３３０は、モータ制御装置３４０から出力されたスイッチング指令信号を受けて、六つのスイッチング半導体素子に対する駆動信号を生成し、六つのスイッチング半導体素子のゲート電極に出力する電子回路装置であり、スイッチング半導体素子や増幅器などの複数の電子部品が回路基板に実装されることにより構成され、パワーモジュール３１０の近傍、例えばパワーモジュール３１０のケース上部に配置されている。

車両制御装置８は、運転者からのトルク要求、車両の速度など、車両の運転状態を示す複数の状態パラメータに基づいて、モータ制御装置３４０に対するモータトルク指令信号及びエンジン制御装置（図示省略）に対するエンジントルク指令信号をそれぞれ生成し、それぞれトルク指令信号を、対応する制御装置に出力する。

尚、エンジン制御装置は、エンジン４のコンポーネントである空気絞り弁、燃料噴射弁、吸排気弁などの駆動を制御する電子機器であり、車両制御装置８の出力信号から取得したエンジントルク指令信号に基づいて各コンポーネントの駆動指令信号を生成し、各駆動指令信号を各コンポーネントの駆動回路に出力する。

バッテリ１００は、モータジェネレータ２００の駆動用電源を構成する、公称出力電圧２００ボルト以上の高電圧で、従来のハイブリッド自動車用駆動バッテリよりも大容量の蓄電装置であり、ジャンクションボックス４００を介してインバータ装置３００及び充電器５００に電気的に接続されている。バッテリ１００としてはリチウムイオンバッテリを用いている。バッテリ１００の詳細な構成については後述する。

家庭の商用電源１０或いは充電ステーションの給電装置からバッテリ１００を充電するプラグインモードの場合、充電器５００の外部電源接続端子に電気的に接続された電源ケーブルの先端の電源プラグ５５０を商用電源１０側のコンセント１１に差し込むか、或いは充電ステーションの給電装置から延びる電源ケーブルを充電器５００の外部電源接続端子に接続し、充電器５００と商用電源１０或いは充電ステーションの給電装置とを電気的に接続する。これにより、交流電力が商用電源１０或いは充電ステーションの給電装置から充電器５００に供給される。充電器５００は、供給された交流電力を直流電力に変換し、かつバッテリ１００の充電電圧に調整した後、バッテリ１００に供給する。これにより、バッテリ１００は充電される。

尚、本実施例では、家庭の商用電源１０と充電器５００とを電気的に接続し、バッテリ１００を充電する場合を例に挙げて説明するが、充電ステーションの給電装置からの充電も基本的には家庭の商用電源１０からの充電と同じように行われる。但し、家庭の商用電源１０からの充電と充電ステーションの給電装置からの充電とでは、充電器５００に供給される電流容量及び充電時間が異なり、充電ステーションの給電装置からの充電の方が、家庭の商用電源１０からの充電よりも電流容量が大きく、かつ充電時間が速い、すなわち急速充電ができる。

充電器５００は、家庭の商用電源１０から供給された交流電力を直流電力に変換すると共に、この変換された直流電力をバッテリ１００の充電電圧に昇圧してバッテリ１００に供給する電力変換装置であり、交直変換回路５１０，昇圧回路５２０，駆動回路５３０及び充電制御装置５４０を主な構成機器として備えている。

交直変換回路５１０は、外部電源から供給された交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換回路であり、例えば複数のダイオード素子のブリッジ接続により構成され、外部電源から供給された交流電力を直流電力に整流するために設けられた整流回路、及び整流回路の直流側に電気的に接続され、整流回路の出力の力率を改善するために設けられた力率改善回路を備えている。交流電力を直流電力に変換する回路としては、ダイオード素子が逆並列に接続された複数のスイッチング半導体素子のブリッジ接続により構成された回路を用いても構わない。

昇圧回路５２０は、交直変換回路５１０（力率改善回路）から出力された直流電力をバッテリ１００の充電電圧まで昇圧するための電力変換回路であり、例えば絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータにより構成されている。絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータは、変圧器、変圧器の一次側巻線に電気的に接続されると共に、複数のスイッチング半導体素子のブリッジ接続により構成され、交直変換回路５１０から出力された直流電力を交流電力に変換して変圧器の一次側巻線に入力する変換回路、変圧器の二次側巻線に電気的に接続されると共に、複数のダイオード素子のブリッジ接続により構成され、変圧器の二次側巻線に発生した交流電力を直流電力に整流する整流回路、整流回路の出力側（直流側）の正極側に電気的に直列に接続された平滑リアクトル、整流回路の出力側（直流側）の正負極間に電気的に並列に接続された平滑コンデンサから構成されている。

充電制御装置５４０は、充電器５００によるバッテリ１００の充電終始や、充電時に充電器５００からバッテリ１００に供給される電力，電圧，電流などを制御するために、車両制御装置８から出力された信号や、バッテリ１００の制御装置から出力された信号を受けて、昇圧回路５２０の複数のスイッチング半導体素子に対するスイッチング指令信号（例えばＰＷＭ（パルス幅変調）信号）を生成し、駆動回路５３０に出力する電子回路装置であり、マイクロコンピュータなどの演算処理装置を含む複数の電子部品が回路基板に実装されることにより構成されている。

車両制御装置８は、例えば充電器５００の入力側の電圧を監視し、充電器５００と外部電源の両者が電気的に接続されて充電器５００の入力側に電圧が印加され、充電開始状態になったと判断した場合には、充電を開始するための指令信号を、バッテリ１００の制御装置から出力されたバッテリ状態信号に基づいてバッテリ１００が満充電状態になったと判断した場合には、充電を終了するための指令信号を、それぞれ充電制御装置５４０に出力する。このような動作は、モータ制御装置３４０或いはバッテリ１００の制御装置が行ってもよいし、バッテリ１００の制御装置と協調して充電制御装置５４０が自ら行ってもよい。

バッテリ１００の制御装置は、充電器５００からバッテリ１００に対する充電が制御されるように、バッテリ１００の状態を検知してバッテリ１００の許容充電量を演算し、この演算結果に関する信号を充電器５００に出力する。

駆動回路５３０は、充電制御装置５４０から出力されたトルク指令信号を受けて、昇圧回路５２０の複数のスイッチング半導体素子に対する駆動信号を発生し、複数のスイッチング半導体素子のゲート電極に出力する電子回路装置であり、スイッチング半導体素子や増幅器などの複数の電子部品が回路基板に実装されることにより構成されている。

尚、交直変換回路５１０がスイッチング半導体素子によって構成されている場合には、充電制御装置５４０から、交直変換回路５１０のスイッチング半導体素子に対するスイッチング指令信号が駆動回路５３０に出力され、駆動回路５３０から、交直変換回路５１０のスイッチング半導体素子に対する駆動信号が交直変換回路５１０のスイッチング半導体素子のゲート電極に出力され、交直変換回路５１０のスイッチング半導体素子のスイッチングが制御される。

ジャンクションボックス４００の内部には第１及び第２正極側リレー４１０，４３０及び第１及び第２負極側リレー４２０，４４０が収納されている。

第１正極側リレー４１０はインバータ装置３００（パワーモジュール３１０）の直流正極側とバッテリ１００の正極側との間の電気的な接続を制御するためのスイッチである。第１負極側リレー４２０はインバータ装置３００（パワーモジュール３１０）の直流負極側とバッテリ１００の負極側との間の電気的な接続を制御するためのスイッチである。第２正極側リレー４３０は充電器５００（昇圧回路５２０）の直流正極側とバッテリ１００の正極側との間の電気的な接続を制御するためのスイッチである。第２負極側リレー４４０は充電器５００（昇圧回路５００）の直流負極側とバッテリ１００の負極側との間の電気的な接続を制御するためのスイッチである。

第１正極側リレー４１０及び第１負極側リレー４２０は、モータジェネレータ２００の回転動力が必要な運転モードにある場合及びモータジェネレータ２００の発電が必要な運転モードにある場合に投入され、車両が停止モードにある場合（イグニションキースイッチが開放された場合）、電動駆動装置或いは車両に異常が発生した場合及び充電器５００によってバッテリ１００を充電する場合に開放される。一方、第２正極側リレー４３０及び第２負極側リレー４４０は、充電器５００によってバッテリ１００を充電する場合に投入され、充電器５００によるバッテリ１００の充電が終了した場合及び充電器５００或いはバッテリ１００に異常が発生した場合に開放される。

第１正極側リレー４１０及び第１負極側リレー４２０の開閉は、車両制御装置８から出力される開閉指令信号によって制御される。第１正極側リレー４１０及び第１負極側リレー４２０の開閉は、他の制御装置、例えばモータ制御装置３４０或いはバッテリ１００の制御装置から出力される開閉指令信号によって制御しても構わない。第２正極側リレー４３０及び第２負極側リレー４４０の開閉は、充電制御装置５４０から出力される開閉指令信号によって制御される。第２正極側リレー４３０及び第２負極側リレー４４０の開閉は、他の制御装置、例えば車両制御装置８或いはバッテリ１００の制御装置から出力される開閉指令信号によって制御しても構わない。

以上のように、本実施例では、バッテリ１００とインバータ装置３００と充電器５００との間に第１正極側リレー４１０，第１負極側リレー４２０，第２正極側リレー４３０及び第２負極側リレー４４０を設けて、それらの間の電気的な接続を制御するようにしているので、高電圧である電動駆動装置に対する高い安全性を確保できる。

次に、図２及び図３を用いて、バッテリ１００の構成について説明する。

図２はバッテリ１００の全体構成を示す。図３はバッテリ１００の電池管理部１２１の構成を示す。

バッテリ１００は、インバータ装置３００及び充電器５００によって充放電される蓄電装置であり、主要部として電池部１１０及び制御部を備えている。

電池部１１０及び制御部は、センサ，冷却装置（例えば冷却媒体として空気を電池部１１０に送風する冷却ファン），リレーなどを含む他の構成部品と共に１つの電源筐体内に収納されている。電源筐体は、車室内の座席の下或いはトランクルーム若しくは床下などに設置される。電源筐体には、インバータ装置３００及び充電器５００など、バッテリ１００と同様の高電圧電気機器を一緒に収納してもよい。この収納方式によれば、高電圧ケーブルの這い回しが容易になると共に、配線距離の短縮によってインダクタンスを低減し、電気的な損失を低減できる。

電池部１１０は電気エネルギーの貯蔵庫であり、インバータ装置３００及び充電器５００に電気的に接続されている。

制御部は、複数の電子回路部品から構成された電子制御装置であり、電池部１１０の状態を管理及び制御すると共に、インバータ装置３００及び充電器５００に許容充放電量を提供して、電池部１１０における電気エネルギーの出入りを制御する。

電子制御装置は、機能上、２つの階層に分かれて構成されており、バッテリ１００内において上位（親）に相当するバッテリ制御装置１３０と、バッテリ制御装置１３０に対して下位（子）に相当するセル制御装置１２０とを備えている。

バッテリ制御装置１３０及びセル制御装置１２０を構成する電子回路部品はそれぞれ、独立した回路基板に実装されている。セル制御装置１２０を構成する電子回路部品が実装された回路基板は、セル制御装置１２０の機能上、電池部１１０の内部に配置されている。バッテリ制御装置１３０を構成する電子回路部品が実装された回路基板は別途、制御装置用ケースの内部に収納され、電池部１１０の近傍に配置されている。バッテリ制御装置１３０及びセル制御装置１２０を構成する電子回路部品を共通の一つの回路基板により構成する場合には、その回路基板を制御装置用ケースの内部に収納し、そのケースを電池部１１０の近傍に配置する。

バッテリ制御装置１３０及びセル制御装置１２０は、信号伝送路によってお互いに信号の授受ができるようになっているが、電気的には絶縁されている。これは、お互いの動作電源が異なり、お互いに基準電位が異なるためである。すなわちセル制御装置１２０は、シャーシグランドから浮動状態にある電池部１１０を電源とし、バッテリ制御装置１３０は、シャーシグランドを基準電位とする車載補機用低圧バッテリ（例えば１４ボルト系バッテリ）を電源としているためである。このため、バッテリ制御装置１３０及びセル制御装置１２０の間を結ぶ信号伝送路上にはフォトカプラ，容量性結合素子，変圧器などの絶縁１４０が設けられている。これにより、バッテリ制御装置１３０及びセル制御装置１２０は、お互いに基準電位の異なる信号を用いて信号伝送ができる。絶縁１４０は、セル制御装置１２０を構成する電子回路部品が実装された回路基板に実装されている。

電池部１１０は、電気エネルギーの蓄積及び放出（直流電力の充放電）が可能な複数のリチウムイオン電池１１１（以下、単に「電池１１１」と記述する）を備えている。複数の電池１１１は、収納ケース（モジュールケース）の内部に配置されて電気的に直列に接続されている。これにより、電池部１１０には一つの組電池が構成される。電池１１１は電池部１１０の最小の構成単位であり、単電池或いは電池セルと呼ばれる場合もある。電池１１１としては、円柱形状（丸管形状）或いは角型形状若しくはラミネート（薄平板）形状のいずれを用いても構わない。また、電池１１１としては、公称出力電圧が３.０〜４.２ボルト（平均公称出力電圧が３.６ボルト）のものを用いた場合を例に挙げて説明するが、これ以外の電圧仕様のものを用いても構わない。

複数の電池１１１は、その状態管理上及び制御上、所定の単位数により区分されて複数の電池モジュール（電池群）１１２に分けられている。別な言い方をすれば、所定の数の電池１１１が電気的に直列に接続されて一つの電池モジュール（電池群）１１２が構成され、その電池モジュール１１２が複数、電気的に直列に接続されて組電池が構成されている。所定の単位数としては、例えば４個，６個，１０個，１２個・・・というように、最高電位側から最低電池側に向かって電位の順にしたがって等区分とする場合もあれば、４個と６個との組み合わせ・・・というように、最高電位側から最低電池側に向かって電位の順にしたがって複合区分とする場合もある。

本実施例では、説明を簡便化するために、４個の電池１１１が電気的に直列に接続された二つの電池モジュール１１２ａ，１１２ｂを電気的に直列に接続して組電池を構成した場合を例に挙げて説明する。ＰＨＥＶ１においては、実際には１００本前後〜２００本前後の電池１１１が搭載され、電気的に直列或いは直並列に接続される。

電池部１１０の正極側（最高電位側）端子とインバータ装置３００の直流正極側端子との間は第１正極側リレー４１０を介して高電圧ケーブルにより、電池部１１０の負極側（最低電位側）端子とインバータ装置３００の直流負極側端子との間は第１負極側リレー４２０を介して高電圧ケーブルにより、それぞれ電気的に接続されている。電池部１１０の正極側（最高電位側）端子と充電器５００の直流正極側端子との間は第２正極側リレー４３０を介して高電圧ケーブルにより、電池部１１０の負極側（最低電位側）端子と充電器５００の直流負極側端子との間は第２負極側リレー４４０を介して高電圧ケーブルにより、それぞれ電気的に接続されている。

組電池が収納されたケースには、組電池の温度を検出するための複数の温度センサ（図示省略）が取り付けられている。本実施例では、少なくとも４個の温度センサを用いて、ケースに吸気される冷却媒体（例えば空気）の温度、ケースから排出される冷却媒体の温度、ケースの温度分布において最高温度を示す領域の電池１１１の温度、ケースの温度分布において最低温度示す領域の電池１１１の温度を計測している。各温度センサから出力された温度計測情報は、セル制御装置１２０に信号線を介して入力されると共に、セル制御装置１２０から信号伝送路を介してバッテリ制御装置１３０に通信により伝送される。

セル制御装置１２０は、バッテリ制御装置１３０から出力された指令信号に基づいてバッテリ制御装置１３０の手足となって動作し、複数の電池１１１のそれぞれの状態を管理及び制御する複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂを備えている。

複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂはそれぞれ集積回路（ＩＣ）によって構成されており、電池モジュール１１２ａに対して電池管理部１２１ａが対応し、電池モジュール１１２ｂに対して電池管理部１２１ｂが対応し、というように、複数の電池モジュール１１２ａ，１１２ｂのそれぞれに個別に対応して設けられ、対応する電池モジュール１１２ａ，１１２ｂを構成する複数の電池１１１のそれぞれの状態を管理及び制御する。

セル制御装置１２０を構成する複数の集積回路は、セル制御装置１２０を構成する他の構成部品、例えばノイズ除去用或いは保護用の回路素子と共に、さらには前述した絶縁１４０と共に回路基板に実装されている。その回路基板は別途、制御装置用ケースの内部に収納され、組電池が収納されたケース内部の一端側に配置されている。

複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂはそれぞれ、対応する電池モジュール１１２ａ，１１２ｂを構成する複数の電池１１１の両端子（正極側端子及び負極側端子）に電圧検出用配線１８０を介して電気的に接続されている。これにより、複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂのそれぞれには、対応する電池モジュール１１２ａ，１１２ｂを構成する複数の電池１１１のそれぞれの端子間電圧が取り込まれる。取り込まれた各端子間電圧は、選択回路であるマルチプレクサ１２２によって選択され、電圧検出回路１２３に出力される。電圧検出回路１２３は、電位変換器である差動増幅器及びアナログディジタル変換器から構成されている。選択されて出力された端子電圧は、差動増幅器により電位変換されて、アナログディジタル変換器によりアナログ値からディジタル値に変換される。検出された端子電圧は制御回路１２４に出力される。これにより、対応する電池モジュール１１２ａ，１１２ｂを構成する複数の電池１１１のそれぞれの端子間電圧が検出される。制御回路１２４は記憶回路を備えており、検出した各端子間電圧をその記憶回路に格納する。

また、複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂはそれぞれ、対応する電池モジュール１１２ａ，１１２ｂの直列に接続された複数の電池１１１のうち、最も高電位に位置する電池１１１の正極側端子と、最も低電位に位置する電池１１１の負極側端子との間の電圧が、集積回路の内部回路（例えばアナログディジタル変換器）の動作電圧（例えば３〜５ｖ）を生成させるための電圧として取り込まれる。このように、内部回路の動作電圧を、最も高電位に位置する電池１１１の正極側と、最も低電位に位置する電池１１１の負極側との間の電圧を取り込んで生成することにより、対応する電池モジュール１１２ａ，１１２ｂにおいて消費される電力を均等にでき、対応する電池モジュール１１２ａ，１１２ｂを構成する複数の電池１１１の充電状態が不均衡になることを抑制できる。

さらに、複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂはそれぞれ、対応する電池モジュール１１２ａ，１１２ｂを構成する複数の電池１１１の直列接続のうち、最も低電位に位置する電池１１１の負極側端子の電位を基準電位としている。

複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂのそれぞれには信号入出力回路１２５が設けられている。複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂのそれぞれに設けられた信号入出力回路１２５は、複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂの基準電位の順（複数の電池モジュール１１２ａ，１１２ｂの電位の順）にしたがって信号伝送回路１５０により直列に接続されている。すなわち複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂは、電池管理部１２１ａの信号入出力回路１２４の出力側が電池管理部１２１ｂの信号入出力回路１２５の入力側に信号伝送回路１５０により接続され、両者の間において電気的に非絶縁により信号伝送ができるように構成されている。電池管理部１２１ａの信号入出力回路１２５の入力側にはバッテリ制御装置１３０の信号入出力回路の出力側が信号伝送回路１５０により接続され、両者の間において絶縁１４０を介して信号伝送ができるように構成されている。電池管理部１２１ｂの信号入出力回路１２５の出力側にはバッテリ制御装置１３０の信号入出力回路の入力側が信号伝送回路１５０により接続され、両者の間において絶縁１４０を介して信号伝送ができるように構成されている。これにより、バッテリ制御装置１３０から出力された信号は、バッテリ制御装置１３０の信号入出力回路の出力側から絶縁１４０を介して電池管理部１２１ａの信号入出力回路１２５の入力側に伝送され、この後、電池管理部１２１ａの信号入出力回路１２５の出力側から電池管理部１２１ｂの信号入出力回路１２５の入力側に非絶縁状態で伝送され、この後、電池管理部１２１ｂの信号入出力回路１２５の出力側から絶縁１４０を介してバッテリ制御装置１３０の信号入出力回路の入力側に伝送される。すなわち非絶縁により直列に接続された電池管理部１２１ａ，１２１ｂ及びバッテリ制御装置１３０が信号伝送回路によってループ状に接続されている。このループ接続はデイジーチェーン接続或いは数珠繋ぎ接続若しくは芋づる式接続と呼ぶ場合もある。

尚、本実施例では、バッテリ制御装置１３０から出力された信号が、バッテリ制御装置１３０から最高電位の電池管理部１２１ａ、最低電位の電池管理部１２１ｂの順に伝送され、再びバッテリ制御装置１３０に戻る信号伝送回路１５０、すなわち最高電位から最低電位に向かって一方向に信号を伝送する信号伝送回路１５０を例に挙げて説明するが、バッテリ制御装置１３０から出力された信号が、バッテリ制御装置１３０から最低電位の電池管理部１２１ｂ，最高電位の電池管理部１２１ａの順に伝送され、再びバッテリ制御装置１３０に戻る信号伝送回路、すなわち最低電位から最高電位に向かって一方向に信号を伝送する信号伝送回路を用いても構わない。信号伝送回路１５０としては、バッテリ制御装置１３０から出力された信号が、バッテリ制御装置１３０から最高電位の電池管理部１２１ａ，最低電位の電池管理部１２１ｂ，最高電位の電池管理部１２１ａの順に伝送され、再びバッテリ制御装置１３０に戻る信号伝送回路、すなわち最高電位から最低電位に向かうと共に、最低電位から折り返して最高電位に向かうというように、往復して信号を伝送する信号伝送回路を用いても構わない。さらに、信号伝送回路としては、バッテリ制御装置１３０から出力された信号が、バッテリ制御装置１３０から最低電位の電池管理部１２１ｂ，最高電位の電池管理部１２１ａ，最低電位の電池管理部１２１ｂの順に伝送され、再びバッテリ制御装置１３０に戻る信号伝送回路、すなわち最低電位から最高電位に向かうと共に、最高電位から折り返して最低電位に向かうというように、往復して信号を伝送する信号伝送回路を用いても構わない。

信号伝送回路１５０は、少なくとも２つの異なる使われ方をするシリアル通信用の信号伝送回路から構成されている。本実施例では、信号伝送回路として、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）と呼ばれる、ＣＡＮ（Controller Area Network）に準拠する通信規格を採用した信号伝送回路を用いている。

信号伝送回路１５０の一つは、バッテリ制御装置１３０から出力された通信コマンド信号、すなわち通信（制御）内容を示すデータ領域など、複数の領域が設けられた複数バイトの信号が伝送される通信コマンド信号用ループ伝送回路１５０ａである。

バッテリ制御装置１３０から通信コマンド信号用ループ伝送回路１５０ａを介して出力される通信コマンド信号には、電池１１１の検出された端子電圧の送信を要求するための指令信号、電池１１１の充電状態の調整を実行させるための指令信号、電池管理部１２１ａ，１２１ｂをスリープ状態からウェイクアップ状態、すなわち起動させるための指令信号、電池管理部１２１ａ，１２１ｂウェイクアップ状態からスリープ状態、すなわち動作を停止させるための指令信号、電池管理部１２１ａ，１２１ｂの通信用のアドレスを設定するための指令信号、電池管理部１２１ａ，１２１ｂの異常内容を確認するための指令信号などが含まれている。

信号伝送回路１５０のもう一つは、バッテリ制御装置１３０から出力された異常テスト信号及び電池管理部１２１ａ，１２１ｂから出力された異常信号、すなわち異常有無を示すＨｉｇｈ，Ｌｏｗの１ビット信号が伝送される異常信号用ループ伝送回路１５０ｂである。

異常テスト信号は、電池管理部１２１ａ，１２１ｂの異常や信号伝送回路１５０の断線などの異常有無を検出するためにバッテリ制御装置１３０から出力される。もし、電池管理部１２１ａ，１２１ｂや信号伝送回路１５０に異常がある場合には、Ｈｉｇｈレベルの異常テスト信号がＬｏｗレベルの信号としてバッテリ制御装置１３０に戻ってくる。

異常信号は、電池管理部１２１ａ，１２１ｂの内部回路に異常がある場合、或いは電池モジュール１１２ａ，１１２ｂを構成する複数の電池１１１に異常がある場合、異常を検出した電池管理部から出力される。もし、例えば電池管理部１２１ａが内部回路の異常或いは電池１１１の異常（例えば過充電）を検出した場合、電池管理部１２１ａは、異常有り示す１ビットの異常信号を異常信号用ループ伝送回路１５０ｂに出力する。異常信号用ループ伝送回路１５０ｂに出力された異常信号は、電池管理部１２１ｂ及び絶縁１４０を介してバッテリ制御装置１３０に送られる。これにより、バッテリ制御装置１３０は、異常有無を速やかに認知できると共に、リレー開放による充放電禁止などの異常対応を速やかに実行できる。また、上位制御装置である車両制御装置８及びモータ制御装置３４０に異常有無を速やかに通報できる。異常信号は、複数の異常のうち、リレー開放による充放電禁止を必要とする最高レベルの異常があった場合に送信される。

その後、バッテリ制御装置１３０は、異常内容（原因）を特定するための指令信号を、通信コマンド信号用ループ伝送回路１５０ａを介して、異常信号を出力した電池管理部１２１ａに対して送信する。異常信号を出力した電池管理部１２１ａは、異常診断により異常内容を制御回路１２４の記憶回路に格納してある。このため、異常信号を出力した電池管理部１２１ａは、バッテリ制御装置１３０から出力された指令信号に基づいて、異常内容に関する情報を読み出し、この読み出した異常内容に関する情報をその指令信号のデータフィールドに書き込み、この書き込みされた指令信号を通信コマンド信号用ループ伝送回路１５０ａを介してバッテリ制御装置１３０に戻す。異常信号を出力した電池管理部１２１ａから指令信号が戻ってくると、バッテリ制御装置１３０は、戻ってきた指令信号に書き込まれた異常内容に関する情報に基づいて、異常信号を出力した電池管理部１２１ａがどのような異常を検出したかその内容を特定する。特定された異常内容は、上位制御装置である車両制御装置８及びモータ制御装置３４０に伝送される。

複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂのそれぞれは、前述したように、基準電位が異なっている。このため、電池管理部１２１ａ，１２１ｂの間においては信号の電位変換（レベルシフト）が行われている。本実施例では、複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂのそれぞれの信号入出力回路１２５の入力側において電位変換（レベルシフト）を行っている。これにより、本実施例では、電池管理部１２１ａ，１２１ｂの間の信号伝送を非絶縁により、すなわちフォトカプラなどの高価な絶縁を設けることなく実現でき、小型かつ安価なセル制御装置を提供できる。

複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂのそれぞれは、バッテリ制御装置１３０から出力された、充電状態の調整に関する指令信号に基づいて、対応する電池モジュール１１２ａ，１１２ｂを構成する複数の電池１１１のうち、充電状態の調整が必要な電池１１１について充電状態を調整する。このため、複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂのそれぞれは、対応する電池モジュール１１２ａ，１１２ｂを構成する複数の電池１１１のそれぞれの端子間に電気的に並列に接続されたバイパス回路を備えている。バイパス回路は、抵抗１２６とスイッチング半導体素子１２７とを電気的に直列に接続した直列回路により構成されている。

ここで、充電状態の調整が必要な電池１１１とは、全ての電池１１１の端子間電圧から求めた平均充電状態よりも所定以上高い充電状態にある電池１１１を示す。また、バッテリ制御装置１３０は、充電状態の調整が必要な電池１１１について放電時間を求め、その放電時間に関する情報を指令信号として、充電状態の調整が必要な電池１１１に対応する電池管理部１２１ａ，１２１ｂに信号伝送回路１５０を介して伝送する。

尚、本実施例では、バイパス回路を構成する抵抗１２６を集積回路の外部に設け、パイパス回路を構成するスイッチング半導体素子１２７を集積回路の内部に設けた場合を例に挙げて説明するが、抵抗１２６及びスイッチング半導体素子１２７の両方を集積回路の外部に設けるようにしても構わないし、集積回路の内部に設けるようにしても構わない。

バッテリ制御装置１３０から出力され、信号伝送回路１５０を介して信号入出力回路１２５に伝達された、充電状態の調整に関する（放電時間に関する）指令信号は、信号入出力回路１２５から制御回路１２４に入力される。制御回路１２４は、入力された指令信号に基づいて、充電状態の調整が必要な電池１１１に対応するスイッチング半導体素子１２７の導通（オン）信号を、スイッチング半導体素子１２７のバランシングスイッチ駆動回路１２８に出力する。バランシングスイッチ駆動回路１２８は、制御回路１２４から出力された導通（オン）信号を入力して、充電状態の調整が必要な電池１１１に対応するスイッチング半導体素子１２７の駆動信号を生成し、充電状態の調整が必要な電池１１１に対応するスイッチング半導体素子１２７のゲート電極にその駆動信号を出力する。これにより、充電状態の調整が必要な電池１１１に対応するスイッチング半導体素子１２７が導通（オン）する。

充電状態の調整が必要な電池１１１に対応するスイッチング半導体素子１２７が導通（オン）すると、充電状態の調整が必要な電池１１１に対応するバイパス回路が、充電状態の調整が必要な電池１１１に対して電気的に接続される。これにより、電気的な閉ループが形成され、充電状態の調整が必要な電池１１１は放電を開始する。充電状態の調整が必要な電池１１１が放電を開始すると、充電状態の調整が必要な電池１１１から出力された電流は抵抗１２６に流れ、熱として消費される。充電状態の調整が必要な電池１１１に対応するスイッチング半導体素子１２７の導通（オン）は、指令信号に基づいて指示された放電時間分だけ継続する。この間、充電状態の調整が必要な電池１１１から出力された電流は抵抗１２６によって熱として消費される。これにより、充電状態の調整が必要な電池１１１の充電量が減少し、充電状態の調整が必要な電池１１１はその充電状態が平均充電状態に近づくように調整される。

複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂのそれぞれの制御回路１２４は異常診断を行うための回路を備えている。異常診断としては、大きく分けて、電池１１１側の異常診断、すなわち複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂのそれぞれに対応する電池モジュール１１２ａ，１１２ｂを構成する複数の電池１１１が過放電或いは過充電であるか否かの診断と、電圧検出用配線１８０を含むセル制御装置１２０側の異常診断の二つがある。前者の異常診断では、前述した電圧検出によって計測した電池１１１の端子間電圧と過放電閾値及び過充電閾値とを比較し、端子電圧が過放電閾値を下回った場合には過放電、端子電圧が過充電閾値を上回った場合には過充電と診断する。後者の異常診断には、複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂのそれぞれを構成する集積回路の内部回路に異常があるか否かの診断、電圧検出用配線１８０が断線しているか否かの診断、スイッチング半導体素子１２７が異常か否かの診断、集積回路の内部温度が許容温度以上であるか否かの診断を含む複数の異常診断がある。それらの異常のうち、リレー開放による充放電禁止を必要とする最高レベルの異常があった場合、複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂは、１ビットの異常有りを示す信号をバッテリ制御装置１３０に送信する。

電池部１１０の正極側とインバータ装置３００（パワーモジュール３１０）の直流正極側との間の充放電路には、電池部１１０からインバータ装置３００（パワーモジュール３１０）に供給される電流、或いはインバータ装置３００（パワーモジュール３１０）から電池部１１０に供給される電流を検出するための電流計測部（電流センサ又は電流計測回路）１７０が電気的に直列に接続されている。電流計測部１７０から出力された、電池部１１０の充放電電流に関する計測信号はバッテリ制御装置１３０に入力される。電池部１１０の両極間（正極側と負極側との間）には、電池部１１０の両極間電圧を検出するための電圧計測部（電圧センサ又は電圧計測回路）１６０が電気的に並列に接続されている。電圧計測部１６０から出力された、電池部１１０の充放電電圧に関する計測信号はバッテリ制御装置１３０に入力される。また、バッテリ制御装置１３０には、複数の電池管理部１２１ａ，１２１ｂによって検出された複数の電池１１１の電圧に関する検出信号も入力される。図示省略したが、電池部１１０の内部には、複数の温度計測部（サーミスタ或いは熱電対などのセンサ又は温度計測回路）が設けられている。複数の温度計測部から出力された、電池１１１の温度に関する計測信号はバッテリ制御装置１３０に入力される。

尚、本実施例では、電流計測部１７０を第１正極側リレー４１０の電池部１１０側に設けた場合を例に挙げて説明するが、それを第１正極側リレー４１０のインバータ装置３００側に設けても構わない。また、本実施例では、電流計測部１７０をジャンクションボックス４００の内部に設置する場合を例に挙げて説明するが、それをジャンクションボックス４００とは別体に設けても構わない。さらに、本実施例では、電圧計測部１６０をバッテリ制御装置１３０の回路基板に実装した場合を例に挙げて説明するが、それをバッテリ制御装置１３０の回路基板とは別体に設けても構わない。さらにまた、本実施例では、複数の温度計測部から出力された信号をセル制御装置１２０に入力し、セル制御装置１２０から信号伝送路１５０を介して通信によりバッテリ制御装置１３０に入力する場合を例に挙げて説明するが、その信号を直接、バッテリ制御装置１３０に入力しても構わない。

バッテリ制御装置１３０は、電池部１１０の状態を管理及び制御すると共に、車両制御装置８又はモータ制御装置３４０に許容充放電量を通知して、電池部１１０における電気エネルギーの出入りを制御する電子制御装置であり、状態検知部１３１を備えている。状態検知部１３１は、マイクロコンピュータやディジタルシグナルプロセッサなどの演算処理装置であり、記憶装置など含む他の電子回路部品と共に回路基板に実装されている。

状態検知部１３１には、電流計測部１７０，電圧計測部１６０及び温度計測部から出力された計測信号，セル制御装置１２０から出力された、複数の電池１１１の端子間電圧に関する検出信号，セル制御装置１２０から出力された異常信号，イグニションキースイッチの動作に基づくオンオフ信号、及び上位制御装置である車両制御装置８又はモータ制御装置３４０から出力された信号を含む複数の信号が入力されている。イグニションキースイッチの動作に基づくオンオフ信号、及び上位制御装置である車両制御装置８又はモータ制御装置３４０から出力された信号は、ＣＡＮ（Controller Area Network）と呼ばれる、バッテリ制御装置１３０，車両制御装置８，モータ制御装置３４０などの自動車内の複数の制御装置の間を接続してお互いの情報を送受信するための信号伝送回路を介してバッテリ制御装置１３０に入力されている。

状態検知部１３１は、それらの入力信号から得られた情報、予め設定された、電池１１１の特性情報及び演算に必要な演算情報を含む複数の情報に基づいて、電池部１１０の状態（例えば電池部１１０の充電状態「以下、ＳＯＣ（State of charge）と記述する」及び劣化状態「以下、ＳＯＨ（State of health）と記述する」などを検知するための演算、電池部１１０を制御するための演算、及び電池部１１０の充放電量を制御するための演算を含む複数の演算を実行する。そして、状態検知部１３１は、それらの演算結果に基づいて、セル制御装置１２０に対する指令信号、電池部１１０の充放電量を制御するための許容充放電量に関する信号、電池部１１０のＳＯＣに関する信号、及び電池部１１０のＳＯＨに関する信号を含む複数の信号を生成して出力する。

また、状態検知部１３１は、セル制御装置１２０から出力された異常信号に基づいて、第１正極及び負極リレー４１０、４２０を遮断するための指令信号、及び異常状態を通知するための信号を含む複数の信号を生成して出力する。

尚、状態検知部１３１が行う処理のうち、電池部１１０及び各電池１１１のＳＯＣの演算、電池部１１０及び各電池１１１のＳＯＨの演算、電池部１１０の許容充放電量の演算などの演算処理の詳細説明は後述する。

それらの出力信号のうち、許容充放量（許容充放電電流又は許容充放電電力）に関する信号、ＳＯＣに関する信号、ＳＯＨに関する信号、及び異常状態通知に関する信号を含む複数の出力信号は、上位制御装置である車両制御装置８又はモータ制御装置３４０に対して、車内ローカルエリアネットワークを介して出力される。

モータ制御装置３４０は、バッテリ制御装置１３０から出力された許容充放電量に関する信号、及び車両制御装置８から出力されたトルク指令信号を受けて、或いはバッテリ制御装置１３０から出力された許容充放電量を考慮して車両制御装置８から出力されたトルク指令信号を受けて、パワーモジュール３１０におけるスイッチングを制御する。これにより、インバータ装置３００は、許容充放電量の範囲内で、トルク指令信号に基づく交流電力をモータジェネレータ２００に供給できるように、或いはトルク指令信号に基づいてモータジェネレータ２００から得られた交流電力を直流電力に変換して供給できるように、電池部１１０を充放電させる。すなわちバッテリ制御装置１３０によるインバータ装置３００の制御によって電池部１１０の充放電が制御される。

セル制御装置１２０に対する指令信号としては、複数の電池１１１の電圧検出指令信号，充電状態調整指令信号、異常診断指令信号、セル制御装置１２０を起動させるための起動信号，セル制御装置１２０を休止させるための休止信号を含む複数の信号がある。

バッテリ制御装置１３０はリーク検出装置（図示省略）を備えている。リーク検出装置は、状態検知部１３１（ディジタル処理部）及びアナログ処理部から構成されており、電池部１１０からモータジェネレータ２００までの強電系と、弱電系の基準電位となるシャーシグランドとの間に、それらの間の電気的な接続によってリークが生じているか否かを検出する。

リーク検出方式には交流方式及び直流方式と呼ばれる両方式がある。交流方式は、電池部１１０の正極側或いは負極側に電気的に接続された容量性結合素子（カップリングコンデンサ）に対して状態検知部１３１から交流波形（例えば矩形波）を注入し、この注入によって得られた応答波形のディジタル値と閾値とを比較することにより、リークの有無を検出する方式である。直流方式は、電池部１１０の正極とシャーシグランドとの間に電気的に接続される第１抵抗分圧回路及び電池部１１０の負極とシャーシグランドとの間に電気的に接続された第２抵抗分圧回路から得られた電圧のディジタル値のそれぞれに対応する絶縁抵抗を演算し、それらの比が所定の閾値の範囲にあるか否かを比較することにより、リークの有無を検出する方式である。

状態検知部１３１には、リーク検出装置のアナログ処理部において処理されて得られた応答波形或いは電圧に関するアナログ値が入力されている。状態検知部１３１は、そのアナログ値をアナログディジタル変換器によってディジタル値に変換し、予め設定されたリーク判定用閾値とそのディジタル値とを比較演算してリーク検出の有無を判断する。リークが検出されると、状態検知部１３１は、その情報を車両制御装置８又はモータ制御装置３４０に通知する。

バッテリ制御装置１３０には、前述したように、イグニションキースイッチから出力された信号が入力されている。イグニションキースイッチから出力された信号はバッテリ１００の起動及び停止の合図として用いられている。

イグニションキースイッチがオン状態になると、バッテリ制御装置１３０では、イグニションキースイッチからの出力信号に基づいて電源回路が動作し、その電源回路から複数の電子回路部品に対して駆動電圧が印加され、複数の電子回路部品が動作する。これにより、バッテリ制御装置１３０は起動する。バッテリ制御装置１３０が起動すると、バッテリ制御装置１３０からセル制御装置１２０に対して起動指令信号が信号伝送回路１５０を介して出力される。セル制御装置１２０では、バッテリ制御装置１３０から出力された起動指令信号に基づいて、複数の電池管理部１２１ａ、１２１ｂの電源回路が順次動作し、複数の電池管理部１２１ａ、１２１ｂが順次起動する。これにより、セル制御装置１２０は起動する。セル制御装置１２０が起動すると、所定の初期処理が実行され、バッテリ１００に異常がなければ、バッテリ制御装置１３０から車内ローカルエリアネットワークを介して出力された指令信号によって車両制御装置８が第１正極側及び負極側リレー４１０、４２０を投入する。これにより、バッテリ１００は、インバータ装置３００に電気的に接続され、充放電が開始される。

所定の初期処理としては、例えば複数の電池１１１の電圧の測定、複数の電池１１１及び複数の電池管理部１２１ａ、１２１ｂの内部回路の異常診断、電池部１１０の電圧、電流及び温度の測定、バッテリ１００のＳＯＣの演算、バッテリ１００のＳＯＨの演算、及びバッテリ１００の許容充放量の演算などがある。

イグニションキースイッチがオフ状態になると、バッテリ制御装置１３０から車内ローカルエリアネットワークを介して出力された指令信号によって車両制御装置８が第１正極側及び負極側リレー４１０、４２０を遮断する。これにより、バッテリ１００は、インバータ装置３００から電気的に切り離され、充放電が終了する。この後、バッテリ制御装置１３０からセル制御装置１２０に対して停止指令信号が信号伝送回路１５０を介して出力される。セル制御装置１２０が停止指令信号を受けると、所定の終了処理が実行された後、複数の電池管理部１２１ａ、１２１ｂの電源回路が順次停止する。これにより、複数の電池管理部１２１ａ、１２１ｂが順次停止し、セル制御装置１２０は停止する。セル制御装置１２０が停止し、バッテリ制御装置１３０とセル制御装置１２０との間において通信ができなくなると、バッテリ制御装置１３０では、電源回路の動作が停止し、複数の電子回路部品の動作が停止する。これにより、バッテリ制御装置１３０は停止する。

所定の終了処理としては、例えば複数の電池１１１の電圧の測定、及び複数の電池１１１の充電状態の調整などがある。

バッテリ１００には、バッテリ１００よりも電圧の低いバッテリ（図示省略）が電気的に接続されている。低圧バッテリは、ライトやオーディオなどの車載補機及び電子制御装置などの動作電源である、公称出力電圧１２ボルトの鉛電池であり、図示省略したＤＣ−ＤＣコンバータを介してバッテリ１００に電気的に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流電力を、所定の電圧に昇降圧された直流電力に変換するための電力変換装置である。

次に、図４及び図５を用いて、充電器５００による電池部１１０の充電方法について説明する。

図４及び図５では、ＳＯＣが異なる二つの電池Ａ，Ｂ（電池ＡのＳＯＣ＞電池ＢのＳＯＣにあるとき）の充電方法を示す。

図４は、電池管理部１２１が備える抵抗１２６の抵抗値及び電池１１１の端子間電圧値によって決定される抵抗１２６の消費電流値と、充電器５００の充電電流値とを比較して、両者が等しいか又は抵抗１２６の消費電流値が充電電流値よりも大きいとき（消費電流値≧充電電流値）の充電制御例である。図５は、抵抗１２６の消費電流値が充電電流値よりも小さいとき（消費電流値＜充電電流値）の充電制御例である。

図４の場合、電池Ａ，Ｂを充電すると、時間４Ａにおいて、最初に電池Ａが上限電圧に達する。このとき、充電器５００は、電気的に直列に接続された電池Ａ，Ｂの充電を継続する。また、電池Ａに対応するバランシングスイッチ１２７が閉じられ、電池Ａに対して抵抗１２６が電気的に並列に接続される。これにより、充電器５００の充電電流値が、抵抗１２６の並列接続による電池Ａの消費電流値と一致し、電池Ａの充電と放電のバランスが取れるので、電池ＡのＳＯＣがこれ以上、上昇することはない。これ以降、電池Ｂのみが充電され、電池ＢのＳＯＣが上限電圧に向かって上昇する。この状態での充電が続き、電池ＢのＳＯＣが上限電圧に達すると、電池Ａ，ＢのＳＯＣは均等化する。

図５の場合、電池Ａ，Ｂを充電すると、時間５Ａにおいて、最初に電池Ａが上限電圧に達する。このとき、充電器５００は、電気的に直列に接続された電池Ａ，Ｂの充電を中止する。この後、時間５Ｂにおいて、電池Ａに対応するバランシングスイッチ１２７が閉じられ、電池Ａに対して抵抗１２６が電気的に並列に接続される。これにより、ＳＯＣが高い電池Ａは放電し、この放電による電流が抵抗１２６に流れて消費される。従って、電池ＡのＳＯＣは低下する。この後、電池Ａ，ＢのＳＯＣが均等化されると、電池Ａに対応するバランシングスイッチ１２７を開放し、電池Ａの放電を中止する。この後、時間５Ｃにおいて、電池Ａ，Ｂの充電を再開する。これにより、電池Ａ，ＢのＳＯＣは再び上昇する。

尚、本実施例では、充電器５００及び電池管理部１２１を用いて、以上のように充電制御する場合を例に挙げて説明するが、電池部１１０を充電でき、しかも電池部１１０を構成する電池１１１のＳＯＣを均等化できる他の手段がある場合には、それを用いても構わない。また、本実施例では、電池部１１０を充電しながら複数の電池１１１のＳＯＣを均等化する場合を例に挙げて説明したが、電池管理部１２１を単独で動作させて複数の電池１１１のＳＯＣを均等化するようにしても構わない。

図４及び図５に示すように、電池部１１０は、充電器５００によって高いＳＯＣまで充電され、電池管理部１２１によって複数の電池１１１のＳＯＣが均等化される。しかしながら、電池部１１０を構成する複数の電池１１１の満充電時の容量に個体差がある場合や劣化のばらつきがある場合、その後のＰＨＥＶ１の走行によって電池部１１０のＳＯＣが低下すると、図６Ａ，６Ｂに示すように、均等化した電池１１１の電圧及びＳＯＣは再びばらつく。電池部１１０を確実に充放電させるためには、複数の電池１１１の個体差や劣化のばらつきによって生じる、電池１１１の電圧或いはＳＯＣのばらつき情報を取得し、この取得したばらつき情報を電池部１１０の充放電制御に反映する必要がある。

次に、複数の電池１１１の個体差や劣化のばらつきに基づく電池１１１の電圧或いはＳＯＣのばらつきを考慮した充放電制御方法について説明するが、その前に、状態検知部１３１が行う基本的な状態検知に関する処理内容について説明する。状態検知部１３１が行う電池部１１０の代表的な処理内容としては、電池部１１０のＳＯＣの演算、電池部１１０のＳＯＨの演算、現在充放電可能な最大許容充放電電流又は最大許容充放電電力の演算、異常検知などが挙げられる。

まず、状態検知部１３１が行う電池部１１０のＳＯＣの検知方法について説明する。電池部１１０のＳＯＣは電池部１１０の計測情報に基づいて下記の式（１）及び式（２）から求めることができる。

ＯＣＶ＝ＣＣＶ−Ｉ×Ｒ−Ｖｐ …（１）
ＳＯＣ＝ＭＡＰ（ＯＣＶ） …（２）
ＯＣＶ：電池部１１０の起電力
ＣＣＶ：電圧計測部１６０の計測信号から取得した電池部１１０の端子間
電圧
Ｉ：無負荷時又は充放電時の電流計測部１７０の計測信号から取得し
た電池部１１０の電流
Ｒ：予め求めて状態検知部１３１に記憶させた或いはリアルタイムに
求めた電池部１１０の内部抵抗
Ｖｐ：分極電圧

すなわち式（１）に基づいて電池部１１０のＯＣＶを求めた後、図７に示すように、予め抽出した電池部１１０のＯＣＶと電池部１１０のＳＯＣとの関係を示すデータテーブル（マップ）から式（２）に基づいて求めることができる。

尚、本実施例では、ＯＣＶ，ＣＣＶ，Ｒ及びＶｐのそれぞれとして、電池部１１０のＯＣＶ，ＣＣＶ，Ｒ及びＶｐを用いたが、電池部１１０を構成する複数の電池１１１の数で除算した、電池１１１の平均値を用いても構わない。この場合、Ｒ及びＶｐは電池１１１単位あたりの値を用いる。また、ＲやＶｐは、電池１１１のＳＯＣ，温度，充電側，放電側などのように、あらゆる条件に応じた値としてデータテーブル化（マップ化）又は関数化して持たせても構わない。このようにすれば、式（１）のＯＣＶの誤差が小さくなり、これに伴い、式（１）のＯＣＶをパラメータとする式（２）のＳＯＣの誤差も小さくなる。

状態検知部１３１が行うＳＯＣの演算方法としては、式（１）（２）を用いる演算方法以外に、下記の式（３）を用いる演算方法もある。

ＳＯＣ＝ＳＯＣ０＋１００×∫Ｉｄｔ／Ｑ …（３）
ＳＯＣ０：ＳＯＣの初期値
Ｑ：電池１１１の満充電時の容量
Ｉ：電流計測部１７０の計測信号から取得した電池部１１０の電流

状態検知部１３１が用いる、電池１１１の特性を示すＲ，Ｖｐ，Ｑなどは、電池１１１の劣化情報を考慮した上で演算に反映させることにより、高精度にＳＯＣを検知できる。

尚、これ以降の説明では、電圧計測部１６０、電流計測部１７０などの計測信号から取得した計測情報を用いて式（１）（２）或いは式（３）に基づいて電池部１１０のＳＯＣを検知した結果をＳＯＣmoduleと記述する。ＳＯＣmoduleは、車両システムが起動し、通常運転が開始された場合、車両システムの要求に応じた制御周期で更新される。

複数の電池１１１の個体差や劣化ばらつきに基づく電池１１１の電圧或いはＳＯＣのばらつきを考慮して電池部１１０を充放電させるためには、電池部１１０を構成する複数の電池１１１のそれぞれについてＳＯＣを検知する必要がある。複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣは、電池管理部１２１から送信された複数の電池１１１のそれぞれの端子間電圧情報、電流計測部１７０の計測信号から取得した電流情報を用いて、式（１）（２）或いは式（３）により求めることができる。しかしながら、複数の電池１１１のそれぞれに対して式（１）（２）或いは式（３）に基づく演算を実行すると、その演算処理が膨大となる。また、Ｒ，Ｖｐ，Ｑなどについても、複数の電池１１１のそれぞれに存在する個体差や劣化ばらつきに対応させて演算することが必要になるので、それらの演算処理が、式（１）（２）或いは式（３）に基づく演算処理に加わり、さらに演算処理が増加する。

そこで、本実施例では、できる限り少ない演算処理（負荷）によって、複数の電池１１１の個体差や劣化ばらつきに基づく電池１１１の電圧或いはＳＯＣのばらつきを考慮した電池部１１０の充放電制御を容易に実現できるように、制御ロジックを構築している。

図８は、電池部１１０の状態と、複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣの演算方法との関係を示す。

図８に示すように、電池１１１が放電（図８では例としてパルス放電）状態にあるとき（時間８Ａから時間８Ｂまでの間）及び放電終了後の所定の時間以内にあるとき（時間８Ｂから時間８Ｃまでの間）では、電池１１１のＣＣＶ≠電池１１１のＯＣＶとなる。このため、電池１１１のＳＯＣを得るためには、式（１）（２）或いは式（３）を用いて演算する必要がある（演算手順１）。一方、電池部１１０が無負荷状態にあるとき（時間８Ａまで）及び充放電終了後に十分時間が経過したとき（時間８Ｃ以降）では、電池１１１のＣＣＶと電池１１１のＯＣＶが等価（ＣＣＶ＝ＯＣＶ）となる。このため、電池１１１のＳＯＣを得るためには、式（２）のみを用いて演算することができる（演算手順２）。

そこで、本実施例では、電池部１１０を構成する複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣの検知を、車両走行前又は車両走行後（電池１１０の充放電終了後で所定の時間が経過した後）に限定して行う。車両走行前後に代表される無負荷時（第１正極側及び負極側リレー４１０，４２０の遮断（オフ）時）では複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣを容易に検知できる。車両走行前又は車両走行後であるか否かは、電流計測部１７０の計測信号から得られた電流の値に基づいて、通電しているか否かにより判断するが、車速情報或いはイグニッションキースイッチの出力信号などに基づいて判断しても構わない。

尚、本実施例では、複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣの取得タイミングとして、車両走行前又は車両走行後としたが、無負荷状態かつＣＣＶ＝ＯＣＶが保証される他のタイミングであっても構わない。

図９は、電池部１１０を構成する複数の電池１１１のそれぞれの電池電圧ＣＣＶの変化を示す。

ここでは、電池１１１が４個（電池Ａ〜電池Ｄ）、電気的に直列に接続された場合を例に挙げて説明する。

図９に示すように、車両走行前に４個の電池１１１のＳＯＣ（電池電圧）が均等化されても、放電により電池部１１０のＳＯＣが低下すると、４個の電池１１１の間には、それぞれの個体差や劣化ばらつきに基づいて再びＳＯＣ（電池電圧）のばらつきが発生する。このような現象は充電時でも同様に発生する。

そこで、本実施例では、４個の電池１１１のＳＯＣが均等化されている車両走行前と、電池部１１０が充放電して車両走行が終了した後とにおいて、４個の電池１１１のＳＯＣを実測する。そして、車両走行後に取得した４個の電池１１１のＳＯＣを用いて、電池部１１０のＳＯＣのばらつき度合い（係数）を求める。

ここで、直列の電池１１１の個数をＮ（正の整数）とした場合における平均ＳＯＣ，最高ＳＯＣ，最低ＳＯＣは、車両走行後に実測したＮ個の電池１１１のＳＯＣ（ＳＯＣ₁，ＳＯＣ₂，・・・，ＳＯＣ_N）を用いて示すと、次の式（４）〜（６）の通りになる。

平均ＳＯＣ＝(ＳＯＣ₁＋ＳＯＣ₂＋・・・＋ＳＯＣ_N)／Ｎ …（４）
最高ＳＯＣ＝ＭＡＸ(ＳＯＣ₁，ＳＯＣ₂，・・・，ＳＯＣ_N) …（５）
最低ＳＯＣ＝ＭＩＮ(ＳＯＣ₁，ＳＯＣ₂，・・・，ＳＯＣ_N) …（６）

次に、図１０Ａ，１０Ｂを参照して、電池１１１のＳＯＣのばらつき係数のうち、最高電池容量の電池１１１のＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ１及び最低電池容量の電池１１１のＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ２の演算方法について説明する。

ここで、車両走行前の均等化されたＮ個の電池１１１の平均ＳＯＣをＳＯＣinitとする。

図１０Ａに示すように、ＳＯＣinitが７０％で車両走行後に３０％まで低下した場合（ＳＯＣinit＞平均ＳＯＣ）、Ｎ個の電池１１１の中で電池容量が最も大きい電池１１１はＳＯＣがすぐに低下しないので、結果として最高ＳＯＣとなる。そこで、電池容量が最も大きい電池１１１のＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ１は、最高ＳＯＣ及び平均ＳＯＣをパラメータとすると、式（７）に示す通りになる。一方、Ｎ個の電池１１１の中で電池容量が最も小さい電池１１１はＳＯＣがすぐに低下するので、結果として最低ＳＯＣとなる。そこで、電池容量が最も小さい電池１１１のＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ２は、最低ＳＯＣ及び平均ＳＯＣをパラメータとすると、式（８）に示す通りになる。

ΔＳＯＣ１＝(最高ＳＯＣ−平均ＳＯＣ)／｜ＳＯＣinit−平均ＳＯＣ｜
…（７）
ΔＳＯＣ２＝(平均ＳＯＣ−最低ＳＯＣ)／｜ＳＯＣinit−平均ＳＯＣ｜
…（８）

また、図１０Ｂに示すように、車両走行前のＳＯＣが３０％で走行後に７０％に上昇した場合（ＳＯＣinit＜平均ＳＯＣ）、電池容量が最も大きい電池１１１はすぐにＳＯＣが上昇しないので、結果として最低ＳＯＣとなる。そこで、電池容量が最も大きい電池１１１のＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ１は、最低ＳＯＣ及び平均ＳＯＣをパラメータとすると、式（９）に示す通りになる。一方、電池容量が最も小さい電池１１１はＳＯＣがすぐに上昇するので、結果として最高ＳＯＣとなる。そこで、電池容量が最も小さい電池１１１のＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ２は、最高ＳＯＣと平均ＳＯＣをパラメータとすると、式（１０）に示す通りになる。

ΔＳＯＣ１＝(平均ＳＯＣ−最低ＳＯＣ)／｜ＳＯＣinit−平均ＳＯＣ｜
…（９）
ΔＳＯＣ２＝(最高ＳＯＣ−平均ＳＯＣ)／｜ＳＯＣinit−平均ＳＯＣ｜
…（１０）

演算されたΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２は状態検知部１３１に内蔵又は外付けされるメモリなどの記憶部に記憶される。従って、次回の車両走行時には、その記憶部に格納されたΔＳＯＣ１及びΔＳＯＣ２を読み出して使用する。

尚、車両走行後、所定の時間が経過した後にＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ１及びΔＳＯＣ２を確実に演算するためには、その演算処理が完了するまで、充電器５００による電池部１１０の充電を禁止することが好ましい。逆に、充電器５００による電池部１１０の充電を優先させたい場合には、ＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ１及びΔＳＯＣ２の演算を中断する。この場合、ＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ１及びΔＳＯＣ２の演算は次の無負荷時において実行する。また、車両走行後、所定の時間が経過する前に再び車両走行が開始される場合がある。この場合も同様に、ＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ１及びΔＳＯＣ２の演算が終了するまで待ち時間を設けるか、或いはＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ１及びΔＳＯＣ２の演算を中断する。

以上のように演算される、ＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２は、平均的なＳＯＣからどれだけ外れるＳＯＣが存在するかを予測するために用いられる。すなわち図１１に示すように、ＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２を用いると、例えば式（７）を用いると、ある放電深度１０Ａまで放電した場合に発生するＳＯＣのばらつきの測定結果から、放電がさらに進行した場合に発生するばらつきが容易に予測できる。

車両走行中の電池部１１０の充放電時は、電圧計測部１６０及び電流計測部１７０などの計測信号から取得した計測情報を用いて電池部１１０の平均的なＳＯＣ（ＳＯＣmodule）を検知している。このため、電池部１１０の充放電がさらに進行した場合における複数の電池１１１のＳＯＣのうち、最高ＳＯＣ及び最低ＳＯＣは、検知した平均的なＳＯＣ（ＳＯＣmodule）及び式（７）〜（１０）に基づくＳＯＣのばらつき係数ΔＳＯＣ１及びΔＳＯＣ２に基づいて、予測最高ＳＯＣ及び予測最低ＳＯＣとして予測できる。

ここで、車両走行に伴って変化するＳＯＣが、ＳＯＣinit＞ＳＯＣmoduleの状態にある場合、予測最高ＳＯＣ及び予測最低ＳＯＣは式（１１）（１２）に示す通りになる。

予測最高ＳＯＣ＝ＳＯＣmodule＋ΔＳＯＣ１
×｜ＳＯＣinit−ＳＯＣmodule｜ …（１１）
予測最低ＳＯＣ＝ＳＯＣmodule−ΔＳＯＣ２
×｜ＳＯＣinit−ＳＯＣmodule｜ …（１２）

一方、車両走行に伴って変化するＳＯＣが、ＳＯＣinit＜ＳＯＣmoduleの状態にある場合、予測最高ＳＯＣ及び予測最低ＳＯＣは式（１３）（１４）に示す通りになる。

予測最高ＳＯＣ＝ＳＯＣmodule＋ΔＳＯＣ２
×｜ＳＯＣinit−ＳＯＣmodule｜ …（１３）
予測最低ＳＯＣ＝ＳＯＣmodule−ΔＳＯＣ１
×｜ＳＯＣinit−ＳＯＣmodule｜ …（１４）

以上のように、電池部１１０に存在する最高ＳＯＣ及び最低ＳＯＣを予測し、この予測結果を充放電制御に反映すれば、電池１１１を電気的に多直列に接続した電池部１１０を確実に充放電制御することができる。すなわち充電においては最高ＳＯＣの電池１１１を基準として、放電においては最低ＳＯＣの電池１１１を基準として、それぞれを制御できるので、一部の電池１１１が過充放電になることなく、電池部１１０を充放電させることができる。

尚、式（１１）〜（１４）で用いるＳＯＣinitに替えて、車両走行前のＳＯＣmoduleを初期値として使用しても構わない。

次に、車両走行開始時、均等化しきれないＳＯＣのばらつきが存在している場合の処理について説明する。

車両走行前の無負荷時に、状態検知部１３１は、電池管理部１２１を用いて、複数の電池１１１のそれぞれの端子間電圧を収集し、それぞれのＳＯＣを演算すると共に、最高ＳＯＣであるＳＯＣinitmax、平均ＳＯＣであるＳＯＣinitave、最低ＳＯＣであるＳＯＣinitminをそれぞれ演算する。そして、式（１１）〜（１４）に基づいて演算した予測最高ＳＯＣ及び予測最低ＳＯＣを用いて、式（１５）（１６）に示す演算を実行する。

予測最高ＳＯＣ２＝予測最高ＳＯＣ＋(ＳＯＣinitmax−ＳＯＣinitave)
…（１５）
予測最低ＳＯＣ２＝予測最低ＳＯＣ−(ＳＯＣinitave−ＳＯＣinitmin)
…（１６）
予測最高ＳＯＣ及び予測最低ＳＯＣ：充電状態に応じて変更される変数
ＳＯＣinitmax−ＳＯＣinitave及びＳＯＣinitave−ＳＯＣinitmin：充電状態に応じて変更されない定数

以上のような演算を実行することにより、車両走行開始時、均等化しきれないＳＯＣのばらつきが存在する場合においても確実に複数の電池１１１の個体差や劣化ばらつきを反映して、電池部１１０を充放電させることができる。

本実施例では、以上説明したように、電池部１１０を構成する複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣを検知して、それらのＳＯＣからＳＯＣのばらつき係数を設定すると共に、その係数を用いて電池部１１０の最高ＳＯＣ及び最低ＳＯＣを予測しているので、ＳＯＣのばらつきを考慮した演算処理を、膨大な処理を伴うことなく実施することができる。

次に、図１２Ａ、１２Ｂを用いて、ＳＯＣのばらつきを考慮した、電池部１１０の充放電制御方法について説明する。

図１２Ａは、電池部１１０又は電池１１１のＳＯＣと電池部１１０又は電池１１１のインピーダンスとの関係を示す。図１２Ｂは、電池部１１０又は電池１１１のＳＯＣと許容充放電電流との関係を示す。図１２Ａに示すように、インピーダンスはＳＯＣが低いと大きくなり、ＳＯＣが高いと小さくなる。許容充電電流はＳＯＣが高いと小さくなり、ＳＯＣが低いと大きくなる。許容放電電流はＳＯＣが高いと大きくなり、ＳＯＣが低いと小さくなる。

電池部１１０の充放電を制御するためには、許容充電電流Ｉcmax及び許容放電電流Ｉdmaxを演算する必要がある。許容充電電流Ｉcmax及び許容放電電流Ｉdmaxは、式（１７）（１８）に示す通り、演算できる。

Ｉcmax＝（Ｖmax−ＯＣＶ）／Ｒｚ …（１７）
Ｉdmax＝（ＯＣＶ−Ｖmin）／Ｒｚ …（１８）
Ｖmax：電池１１１の上限電圧
Ｖmin：電池１１１の下限電圧
Ｒｚ：電池１１１の等価インピーダンス

尚、Ｖmax、Ｖmin、Ｒｚ、ＯＣＶは電池１１１単位あたりの値、電池モジュール１１２単位あたりの値、電池部１１０が有する電池モジュール１１２の数相当の値のいずれを用いても構わない。また、Ｒｚは、充電側、放電側、温度毎などのように、それらをパラメータとして詳細に設定することより、より精度の高い許容充放電電流を演算できる。電池１１１が劣化すると、Ｒｚは上昇する。このため、電池１１１の劣化状態をパラメータとして、それを許容充放電電流に用いられるＲｚに反映させることにより、Ｒｚの上昇も考慮した充放電制御が可能になる。

複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣのうち、最低ＳＯＣは、前述した予測方法によって実現可能である。そこで、予測した最低ＳＯＣを用いて図７の関係から、最低ＳＯＣに対応する最低ＯＣＶを演算できる。さらには、図１２ＡのＳＯＣに対する電池１１１のインピーダンス特性から、最低ＳＯＣに対応するインピーダンスＲｚも検出可能である。これらパラメータを用いることで、最低ＳＯＣを基準とした許容放電電流の検出が可能である。一方、予測した最高ＳＯＣに対しても、最低ＳＯＣを基準とした許容放電電流の演算と同様に、最高ＳＯＣに対する最高ＯＣＶ、最高ＳＯＣに対するインピーダンスＲｚを用いることにより、最高ＳＯＣを基準とした許容充電電流を演算できる。これらを用いて電池部１１０の充放電を行うことにより、個体差や劣化ばらつきが存在する複数の電池１１１を電気的に多数、直列に接続して構成した電池部１１０を確実に充放電制御できる。

以上説明した本実施例では、図７及び図１２に示した電池１１１の特性に基づいて、電池部１１０を確実に充放電制御できる許容充放電電流の演算方法について述べた。しかし、電池１１１のＯＣＶ、ＳＯＣ、Ｒｚの特性によっては、最低ＳＯＣよりも平均ＳＯＣや最高ＳＯＣの方が許容放電電流が小さくなる、或いは最高ＳＯＣよりも平均ＳＯＣや最低ＳＯＣの方が許容充電電流が小さくなるなどの現象が現れる可能性がある。このような場合には、まず、予測した最高ＳＯＣ，最低ＳＯＣ、電池部１１０の充放電中の平均的な値として実測可能なＳＯＣmoduleのそれぞれに対応するＯＣＶ及びＲｚを演算する。そして、それぞれのＳＯＣに対して演算したＯＣＶ及びＲｚを用いて、最高ＳＯＣ、最低ＳＯＣ、ＳＯＣmoduleのそれぞれを基準とした許容充電電流ＩcmaxＳＯＣmax、ＩcmaxＳＯＣmin、ＩcmaxＳＯＣmoduleを演算すると共に、最高ＳＯＣ、最低ＳＯＣ、ＳＯＣmoduleのそれぞれを基準とした許容放電電流ＩdmaxＳＯＣmax、ＩdmaxＳＯＣmin、ＩdmaxＳＯＣmoduleを演算する。そして、式（１９）（２０）に示す通り、それらのうちで最小のものを最終的な許容充電電流Ｉcmax２及び許容放電電流Ｉdmax２とする。

Ｉcmax２＝ＭＩＮ(ＩcmaxＳＯＣmax，ＩcmaxＳＯＣmin，
ＩcmaxＳＯＣmodule) …（１９）
Ｉdmax２＝ＭＩＮ(ＩdmaxＳＯＣmax，ＩdmaxＳＯＣmin，
ＩdmaxＳＯＣmodule) …（２０）

以上説明した演算を実行することにより、最低ＳＯＣで許容放電電流が小さくならない、最高ＳＯＣで許容充電電流が小さくならない特性を持つ電池１１１を制御対象とした場合でも、確実に充放電制御が可能な電池制御装置を実現ができる。

以上説明した本実施例では、ＳＯＣのばらつきを考慮して許容充放電電流を演算し、これに基づいて電池部１１０の充放電を制御した場合を例に挙げたが、その演算した許容充放電電流に電圧を乗算して、ＳＯＣのばらつきを考慮した許容充放電電力を演算し、これに基づいて電池部１１０の充放電を制御しても構わない。

ハイブリッド自動車では一般的に、電池部１１０のＳＯＣの中心を約５０％として電池部１１０の充放電が制御されている。このため、電池部１１０の使用範囲となる下限ＳＯＣ（例えば３０％），上限ＳＯＣ（例えば７０％）が設定され、車両制御装置８に格納されている。車両制御装置８は、予測された最低ＳＯＣが、電池部１１０の使用範囲として設定した下限ＳＯＣに達した場合、放電を制限するように制御する。これにより、本実施例では、電池部１１０を構成する複数の電池１１１を確実に下限ＳＯＣよりも下回ることなく使用することができる。また、車両制御装置８は、予測された最高ＳＯＣが、電池部１１０の使用範囲として設定した上限ＳＯＣに達した場合、充電を制限するように制御する。また、充電器５００などによる高ＳＯＣへの充電時でも同様に予測した最高ＳＯＣが充電目標ＳＯＣに達した場合、充電を制限する。これにより、本実施例では、電池部１１０を構成する複数の電池１１１を確実に上限ＳＯＣを越えることなく使用することができる。電池部１１０の使用範囲となる下限ＳＯＣ，上限ＳＯＣの設定値は、状態検知部１３１の記憶部を含む他の制御手段に格納しておいても構わない。

以上説明した本実施例によれば、電池部１１０を構成する複数の電池１１１の個体差や劣化ばらつきにより発生する影響、すなわちＳＯＣのばらつきを予測し、この予測したＳＯＣのばらつきに基づいて許容充放電電流或いは許容充放電電力を演算し、この演算された許容充放電電流或いは許容充放電電力に基づいて電池部１１０の充放電を制御させるようにしたので、電池部１１０を構成する複数の電池１１１の全ての状態を考慮した確実な充放電制御が実現できる。しかも、本実施例によれば、予測したＳＯＣのばらつきを係数として保持し、その係数に基づいて将来のＳＯＣのばらつきを予測するので、予測したＳＯＣのばらつきに基づく許容充放電電流或いは許容充放電電力を、処理量（負荷）の小さい演算により求めることができる。

以上のように、本実施例では、電池部１１０の充放電制御について説明したが、ＳＯＣのばらつきを考慮した許容充放電電流又は許容充放電電力を用いて次のようなこともできる。すなわちＳＯＣのばらつきを考慮した許容充放電電流又は許容充放電電力と、車両システムが要求する値とを比較し、許容充放電電流又は許容充放電電力が車両システム要求値よりも低下した場合には電池部１１０が寿命であるという、電池部１１０の寿命判定を行うことができる。本実施例によれば、ＳＯＣのばらつきを考慮した許容充放電電流又は許容充放電電力に基づいて電池部１１０の寿命を予測するので、正確な寿命判定が行える。

また、以上のように、本実施例では、演算したΔＳＯＣ１及びΔＳＯＣ２を最高ＳＯＣ及び最低ＳＯＣの予測のために用いたが、それらを用いて次のようなこともできる。すなわち演算したΔＳＯＣ１及びΔＳＯＣ２が所定の閾値を超えた場合或いは予測したＳＯＣのばらつきが所定の閾値を超えた場合には電池部１１０が異常であるという、電池部１１０の異常診断を行うことができる。電池部１１０の異常診断方法としては、複数の電池１１１に対してＳＯＣのばらつき係数を算出し、ＳＯＣのばらつきの分布を解析して電池部１１０の異常を診断するという方法もある。電池製造時に含まれる電池１１１の容量ばらつきから発生するＳＯＣばらつきを予め求め、これを越える値が検出された場合は電池部１１０の異常として判断する。また、製造時のばらつきを越えた時点で異常として診断しても良いし、診断にはマージンを設け、ある程度の製造時を超えるばらつきは許容するなど閾値に余裕を持たせても良い。

以上説明した異常診断の結果は、図１３及び図１４に示すように、車室内に搭載された、エネルギー供給の様子を表示する表示画面６００に表示させる。表示画面６００には、駆動輪２，車軸３及びデファレンシャルギア７からなる被駆動体側の構成、駆動源であるエンジン４，モータジェネレータ２００の電源となるバッテリ１００、及びエネルギーの流れを示す矢印のそれぞれのシンボルが表示され、現在のエネルギーの流れが目に見える形になっている。また、バッテリ１００のシンボルは電池モジュール１１２毎にシンボルが表示されている。電池モジュール１１２ａ，１１２ｂのシンボル上にはそれぞれの状態を示す表示がされている。

尚、各シンボルに付した符号は、図１乃至図３の構成との対応を表現するために付したものであり、実際には表示されない。

異常診断の結果、電池モジュール１１２ａ，１１２ｂが正常の場合には、図１３に示すように、電池モジュール１１２ａ，１１２ｂのそれぞれのシンボル上に「良好」という表示がなされる。もし、異常診断の結果、例えば電池モジュール１１２ａに異常があった場合には、図１４に示すように、電池モジュール１１２ａのシンボル上に「異常」という表示がされる。この際、警告音などの聴覚的アラーム或いはシンボルの点滅などの視覚的アラームが伴っても構わない。このような通知により、運転者は直ちにバッテリ１００の異常を認知することができ、ＰＨＥＶ１をサービスセンタなどの修理工場に直ちに搬入できる。また、修理担当者は、その表示などによって、どの電池モジュール１１２に異常があるか直ちに特定でき、異常のある電池モジュール１１２を直ちに交換できる。

以上説明した動作は、状態検知部１３１が、異常を検出した電池管理部１２１ａ，１２１ｂから出力された異常信号を受けて異常有無を認知し、異常を検出した電池管理手段１２１ａ，１２１ｂに対して送信した、異常内容（原因）を特定するための指令信号が戻ってきてその異常内容を認知した後、異常表示通知及び異常電池モジュール１１２を示す情報（アドレス情報）を含む異常通知信号を車両制御装置８に送信することにより実現できる。車両制御装置８は、状態検知部１３１から出力された異常通知信号に基づいて、異常電池モジュール１１２のシンボルの表示を異常という表示に設定するための指令信号（表示制御信号）を表示装置に送信する。表示装置は、車両制御装置８から出力された指令信号に基づいて、表示画面６００における異常電池モジュール１１２のシンボルの表示を異常という表示に設定する。

尚、本実施例では、状態検知部１３１から出力された異常通知信号を受けた車両制御装置８が、異常電池モジュール１１２のシンボルの表示を異常という表示に設定するための指令信号を表示装置に出力して表示させる場合を例に挙げて説明するが、状態検知部１３１から直接、表示装置に対してその指令信号を送信して表示させるようにしても構わない。

以上においては、車室内に搭載された画面６００によりバッテリ１００の異常を通知する場合を説明したが、図１３及び図１４に示す画面６００が車室内に搭載されていない場合や図１３及び図１４に示すような機能が搭載されていない場合、或いは点検時にサービスマンがバッテリ１００の近くにおいて表示画面を見ながら作業したい場合などには、図１５に示すように、持ち運び可能な携帯情報機器７００を自動車のローカルエリアネットワークの外部インターフェース或いはバッテリ制御装置１３０の通信インターフェースにコネクタ７０１を介して接続して、状態検知部１３１から異常情報を取得し、図１３及び図１４と同様の画面表示ができるようにしても構わない。

尚、本実施例では、異常通知手段として画面表示を例に挙げたが、異常の電池モジュール１１２を特定できる手段であれば音声或いは単純な文字列表示としても構わない。また、異常通知手段としては、自動車内に設置された電池部１１０をその上方から見た様子を画面表示し、電池モジュール１１２に異常が生じた場合には、その異常の電池モジュール１１２を特定可能な表示にして通知するようなものであっても構わない。

さらに、電池モジュール１１２の異常通知としては、過充電，過放電，過温度，寿命などのあらゆる異常原因に対応して通知することが好ましい。このようにすることにより、あらゆる異常原因に対応して電池モジュール１１２単位での電池モジュール１１２の交換作業を容易にできる。また、電池モジュール１１２の異常原因が、電池１１１の個体差が所定の閾値を越えたことによる異常か、電池１１１の個体差情報の分布が正常ではないことによる異常か、過充電、過放電、過温度などの異常か、電池１１１の容量或いは入力性能若しくは出力性能の低下による異常か、を特定可能な表示或いは音声などを用いることにより、運転者或いは修理作業者などに対して異常個所を容易に通知することができると共に、その異常に対する対処方法の選択や判断及びそれに基づく電池モジュール１１２の修理や交換作業などが容易にできる。

過充電，過放電，過温度などの異常は、これが生じた電池１１１、若しくは電池モジュール１１２の情報を、セル制御装置１２０を経由してバッテリ制御装置１３０が収集し、どの電池管理部１２１で検出したかを調べ、異常を検出した電池管理部１２１に対応する電池モジュール１１２のみ異常として表示又は音声で通知する。電池モジュール１１２の個体差異常は、電池１１１製造時レベルで生じる個体差に基づく容量ばらつき、内部抵抗ばらつきを超える特性ばらつきを検出した電池管理部１２１に対応する電池モジュール１１２を異常として通知する。電池管理部１２１毎（電池モジュール１１２毎）に内部抵抗，電池容量を検出して電池性能がシステムの要求を下回ったときにこれを検出した電池管理部１２１に対応する電池モジュール１１２を異常として通知することもできる。内部抵抗は電池管理部１２１が計測した電圧変化と電流計測部１７０が計測した電流変化により検出することができる。また、電池容量は電流計測部１７０が計測した電流の積分値に対する電池管理部１２１が計測した電圧変化から計算することができる。

以上説明した動作は、前述と同様に、状態検知部１３１から出力された異常通知信号を受けた車両制御装置８が、異常電池モジュール１１２のシンボルの表示を異常という表示に設定するための指令信号を表示装置に出力して表示させる、或いは状態検知部１３１から直接、表示装置に対してその指令信号を送信して表示させることにより実現できる。

尚、電池モジュール１１２の個体差異常については、過充電，過放電，過温度などの異常とは異なり、ばらつき係数が閾値以上となった時点、例えば車両走行後のばらつき係数の演算過程において、閾値以上のばらつき係数が得られた時点、好ましくは充電器５００による充電開始前に、前述と同様の動作によりその異常を通知する。また、その異常結果をメモリに格納しておき、車両起動時、すなわちイグニションキースイッチをオンさせ、制御装置が起動した時点において、直ちにその異常を通知する。

以上説明した本実施例の異常通知方法によれば、電池モジュール１１２単位での電池モジュール１１２の交換作業を容易に実施できる。

本発明の第２実施例を図１６に基づいて説明する。

本実施例は、第１実施例の変更例であり、状態検知部１３１の処理内容が第１実施例とは異なっている。この他の構成及び機能は第１実施例と同様である。従って、以下の説明では、第１実施例と異なる部分のみ説明する。

満充電時の容量が大きな電池１１１を電池Ａ、満充電時の容量が小さい電池１１１を電池Ｂとし、車両走行前の両者のＳＯＣの関係が電池Ｂ＞電池Ａにあったとする。このとき、電池部１１０が時間１６Ａにおいて放電を開始した場合、容量の小さい電池ＢはすぐにＳＯＣが低下し（ΔＳＯＣＢ）、容量の大きな電池ＡはすぐにＳＯＣが低下しない（ΔＳＯＣＡ）ので、ＳＯＣのばらつきは途中で改善され、その後、逆転する。このように、電池部１１０の使用前に電池Ａ，Ｂが均等化されていない場合には、図１６に示すような現象が生じる。

そこで、本実施例では、車両走行前（電池部１１０の使用前）に均等化が図られていなくても、第１実施例と同様に、電池部１１０を構成する複数の電池１１１の固体差や劣化ばらつきに対応して電池部１１０の充放電を制御できるようにしている。

まず、車両走行開始前に代表される無負荷状態において、複数の電池１１１のそれぞれの端子間電圧を測定して、複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣを演算すると共に、車両走行後に代表される電池部１１０の充放電終了後の所定の時間が経過した無負荷状態において、複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣを同様に演算する。

次に、演算された複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣのうち、前者の状態において演算された複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣを、ＳＯＣinit１、ＳＯＣinit２、…、ＳＯＣinitＮ、後者の状態において演算された複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣを、ＳＯＣlast１，ＳＯＣlast２，…，ＳＯＣlastＮとし、複数の電池１１１のそれぞれについて、電池部１１０の使用前後でのＳＯＣの変化（ＳＯＣinit_last）を式（２１）に基づいて演算する。

ＳＯＣinit_last１＝｜ＳＯＣinit１−ＳＯＣlast１｜
ＳＯＣinit_last２＝｜ＳＯＣinit２−ＳＯＣlast２｜
ＳＯＣinit_lastＮ＝｜ＳＯＣinitＮ−ＳＯＣlastＮ｜
…（２１）

尚、ＳＯＣinit，ＳＯＣlastの後に添えた１からＮの数字は、電池部１１０を構成する複数の電池１１１の番号を示す。従って、同じ数字が添えられている場合には、同じ電池１１１で取得したＳＯＣinit及びＳＯＣlastであることを意味する。

次に、式（２１）に基づいて演算された、複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣの変化ＳＯＣinit_lastを用いて、変化したＳＯＣの平均値ＳＯＣinit_last_aveを式（２２）に基づいて演算する。

ＳＯＣInit_last_ave＝(ＳＯＣinit_last１＋ＳＯＣinit_last２＋
・・・ＳＯＣinit_lastＮ)／Ｎ …（２２）

次に、式（２２）に基づいて演算された、変化したＳＯＣの平均値ＳＯＣinit_last_aveと、複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣの変化ＳＯＣinit_lastとを用いて、平均的なＳＯＣ変化に対する、複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣの変化が大きいか小さいかを表すための係数、すなわち複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣのばらつき係数を式（２３）に基づいて演算する。

ΔＳＯＣinit_last１＝ＳＯＣinit_last１／ＳＯＣinit_last_ave
ΔＳＯＣinit_last２＝ＳＯＣinit_last２／ＳＯＣinit_last_ave
ΔＳＯＣinit_lastＮ＝ＳＯＣinit_lastＮ／ＳＯＣinit_last_ave
…（２３）

次に、複数の電池１１１のそれぞれについて、ＳＯＣのばらつきを考慮したＳＯＣの予測値を式（２４）に基づいて演算する。

予測ＳＯＣ１＝ＳＯＣinit１＋ΔＳＯＣinit_last１
×(ＳＯＣmodule_cur−ＳＯＣmodule_init)
予測ＳＯＣ２＝ＳＯＣinit２＋ΔＳＯＣinit_last２
×(ＳＯＣmodule_cur−ＳＯＣmodule_init)
予測ＳＯＣＮ＝ＳＯＣinitＮ＋ΔＳＯＣinit_lastＮ
×(ＳＯＣmodule_cur−ＳＯＣmodule_init)
…（２４）

ここで、ＳＯＣmoduleは、車両走行中の電池部１１０の充放電状態において、電圧計測手段１６０及び電流計測部１７０などの計測信号から取得した計測情報を用いて演算された電池部１１０の平均的なＳＯＣを示す。ＳＯＣmodule_initは車両走行前のＳＯＣmoduleを、ＳＯＣmodule_curは車両走行中の現在のＳＯＣをそれぞれ示す。

次に、式（２４）に基づいて演算した予測ＳＯＣ１，予測ＳＯＣ２，…，予測ＳＯＣＮから予測最高ＳＯＣ及び予測最低ＳＯＣを式（２５）（２６）に基づいて演算する。すなわちそれらの予測ＳＯＣのうち、最も大きい予測ＳＯＣを予測最高ＳＯＣとする。また、それらの予測ＳＯＣのうち、最も小さい予測ＳＯＣを予測最低ＳＯＣとする。

予測最高ＳＯＣ＝ＭＡＸ(予測ＳＯＣ１，予測ＳＯＣ２，…，
予測ＳＯＣＮ) …（２５）
予測最低ＳＯＣ＝ＭＩＮ(予測ＳＯＣ１，予測ＳＯＣ２，…，
予測ＳＯＣＮ) …（２６）

次に、式（２５）（２６）に基づいて演算した予測最高ＳＯＣ及び予測最低ＳＯＣを用いて、第１実施例と同様に、式（１７）（１８）に基づいて許容充放電電流を演算する。また、許容充放電電流に電池部１１０の電圧を乗算すれば、許容充放電電力を演算できる。そして、演算された許容充放電電流或いは許容充放電電力は電池部１１０の充放電を制御するためのパラメータとして、第１実施例と同様に用いられる。

以上の演算方法によっても、電池部１１０を構成する複数の電池１１１の固体差や劣化ばらつきに対応して電池部１１０の充放電を制御できる。従って、本実施例によれば、第１実施例と同様の作用効果を奏することができる。

第１実施例と同様に、予測最高ＳＯＣを基準に許容充電電流、予測最低ＳＯＣを基準に許容放電電流を求めれば、電池部１１０を確実に充放電させることができる。

また、電池１１１のＯＣＶ，ＳＯＣ，Ｒｚの特性によって、最低ＳＯＣに基づく許容放電電流よりも平均ＳＯＣ又は最高ＳＯＣに基づく許容放電電流が小さい、或いは最高ＳＯＣに基づく許容充電電流よりも平均ＳＯＣ又は最低ＳＯＣに基づく許容充電電流が小さくなるなどの可能性がある場合には、第１実施例と同様に、予測最高ＳＯＣ、予測最低ＳＯＣ，ＳＯＣmoduleのそれぞれについて、許容充電電流及び許容放電電流を演算し、式（１９）（２０）に基づいて、最も小さい許容充放電電流を最終的な許容充放電電流とすればよい。

さらに、予測最高ＳＯＣが電池仕様範囲の上限ＳＯＣに到達した場合には電池部１１０の充電を制限し、予測最低ＳＯＣが電池仕様範囲の下限ＳＯＣに到達した場合には電池部１１０の放電を制限することによって、電池部１１０を構成する複数の電池１１１の全てが、設定されたＳＯＣの使用範囲を逸脱することがないように、電池部１１０の充放電を確実に制御できるので、第１実施例と同様の作用効果を奏することができる。

さらにまた、ＳＯＣのばらつきを考慮した許容充放電電流又は許容充放電電力と、車両システムが要求する値とを比較し、ＳＯＣのばらつきを考慮した許容充放電電流又は許容充放電電力が車両システムの要求値よりも低下した場合には電池部１１０が寿命であるという、電池部１１０の寿命判定、式（２３）に基づいて演算したＳＯＣのばらつき係数による電池１１１の異常診断、この異常診断に基づく異常表示なども、第１実施例と同様に実施できるので、第１実施例と同様の作用効果を奏することができる。

本発明の第３実施例を図１７に基づいて説明する。

本実施例は、第１及び第２実施例の変更例であり、状態検知部１３１及び車両制御装置８の処理内容が第１及び２実施例とは異なっている。この他の構成及び機能は第１及び第２実施例と同様である。従って、以下の説明では、第１及び第２実施例と異なる部分のみ説明する。

図１７は、ある種の電池１１１のＯＣＶとＳＯＣとの関係を示す。図１７に示すように、ＳＯＣ領域Ａ及びＳＯＣ領域ＣではＳＯＣに対してＯＣＶが急激に変化する。一方、ＳＯＣ領域ＢではＳＯＣに対してＯＣＶが変化しない或いは変化が非常に緩やか（ＳＯＣ領域Ａ及びＳＯＣ領域Ｃに対して変化の傾きが緩やか）である。このように、図１７に示すような電池１１１の特性では、ＳＯＣ変化に対してＯＣＶが変化しない或いは変化が非常に緩やかである。このような特性の場合、車両走行前又は車両走行後の所定の時間を経過した後において、複数の電池１１１のそれぞれの端子間電圧を検出して、複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣを演算し、この演算された複数の電池１１１のそれぞれのＳＯＣに基づいて電池部１１０のＳＯＣのばらつきを検知しようとしても、検知し難い場合がある。

尚、ＳＯＣ領域Ａ及びＳＯＣ領域Ｃは、ハイブリッド自動車の使用範囲である上限ＳＯＣと下限ＳＯＣとの間の範囲から外れた領域、例えば３０％〜７０％の範囲から外れた領域を示す。

そこで、本実施例では、図１７に示すような特性を有する電池１１１がある場合には、モータジェネレータ２００に対するトルク指令信号（負のトルク指令）をインバータ装置３００のモータ制御装置３４０に車両制御装置８から出力して、モータジェネレータ２００を発電機として動作させ、電池部１１０をＳＯＣがＳＯＣ領域Ａになるまで充電する。プラグインハイブリッド自動車及び電気自動車などの場合では、充電器５００を動作させ電池部１１０をＳＯＣがＳＯＣ領域Ａになるまで充電する。次に、モータジェネレータ２００に対するトルク指令信号（正のトルク指令）をインバータ装置３００のモータ制御装置３４０に車両制御装置８から出力して、モータジェネレータ２００を電動機として動作させ、ＳＯＣ領域Ａまで充電された電池部１１０をＳＯＣ領域Ｃまで放電させる。また、車両走行後に電池部１１０のＳＯＣが低下してＳＯＣ領域Ｂにある場合には、モータジェネレータ２００を電動機として動作させて、電池部１１０をＳＯＣ領域Ｃまで放電させる。車両走行に伴って電池部１１０のＳＯＣが既にＳＯＣ領域Ｃまで放電されていた場合にはそれらの操作は不要である。

以上のような操作は、電池部１１０のＳＯＣを検知した状態検知部１３１から車両制御装置８に対して、電池部１１０を充放電させるための指令信号を出力し、その指令信号に基づいて車両制御装置８がインバータ装置３００の作動を制御してモータジェネレータ２００を駆動させたり、エンジン４を駆動させたりして、電池部１１０を充放電させることにより実現できる。

以上のような操作を実施することにより、図１７に示す特性を有する電池１１１を制御対象とした場合であっても、車両走行前には、電池部１１０のＳＯＣをＯＣＶが変化するＳＯＣ領域Ａに、車両走行後には、電池部１１０のＳＯＣをＯＣＶが変化するＳＯＣ領域Ｃにそれぞれ調整でき、第１及び第２実施例の状態検知部１３１による、電池１１１の固体差や劣化ばらつきに基づくＳＯＣのばらつきを求めるための予測演算を確実に実施できる。従って、本実施例によれば、図１７に示す特性を有する電池１１１を制御対象とした場合であっても、電池１１１の固体差や劣化ばらつきに基づくＳＯＣのばらつきを考慮した電池部１１０の充放電を確実に制御できる。
上記記載は、実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。

Claims (21)

1. 電気的に接続された複数の蓄電器を備えた蓄電部と、
   前記複数の蓄電器のそれぞれの状態を計測する第１制御部と、
   前記蓄電部の状態を計測する計測部と、
   前記蓄電部の状態を管理及び制御する第２制御部と、を有し、
   前記第２制御部は、前記蓄電部が負荷から切り離された無負荷状態において前記第１制御部が計測した、前記複数の蓄電器のそれぞれの計測状態情報を取り込み、前記複数の蓄電器の充電状態のばらつき情報を求めると共に、前記蓄電部が負荷に接続されて充放電されている負荷状態において前記蓄電部の充放電の制御に必要となる許容充放電情報を、前記計測部から出力された、前記蓄電部の計測状態情報、及び前記充電状態のばらつき情報を含む複数の情報に基づいて求めて出力する、
   蓄電装置。
2. 請求項１に記載の蓄電装置において、
   前記第２制御部は、前記蓄電部が負荷から切り離された無負荷状態において前記第１制御部が計測した、前記複数の蓄電器のそれぞれの端子間電圧を取り込んで、前記複数の蓄電器のそれぞれの充電状態を求め、前記複数の蓄電器のそれぞれの充電状態に基づいて前記充電状態のばらつき情報を求める、
   蓄電装置。
3. 請求項２に記載の蓄電装置において、
   前記第２制御部は、前記充電状態のばらつき情報を、前記複数の蓄電器の個体差或いは劣化ばらつきに対応した係数として保持し、前記蓄電部の充放電によって生じる前記複数の蓄電器の充電状態のばらつきを前記係数に基づいて予測する、
   蓄電装置。
4. 請求項３に記載の蓄電装置において、
   前記第２制御部は、前記複数の蓄電器の充電状態のばらつきの予測結果を、前記蓄電部の無負荷又は充放電時における平均的な充電状態に付加して、前記蓄電部における予測最高充電状態又は予測最低充電状態を求める、
   蓄電装置。
5. 請求項３に記載の蓄電装置において、
   前記第２制御部は、少なくとも前記計測部によって計測された前記蓄電部の電流情報、車速情報、イグニッションキースイッチ情報、リレーの開閉状態のいずれかの情報に基づいて、車両が走行中又は前記蓄電部が無負荷状態であるか否かを判断する、
   蓄電装置。
6. 請求項５に記載の蓄電装置において、
   前記第２制御部は、前記無負荷状態において、前記複数の蓄電器の充電状態のばらつきの予測が終了する前に、少なくとも前記計測部によって計測された前記蓄電部の電流情報、車速情報、イグニッションキースイッチ情報、リレーの開閉状態のいずれかの情報に基づいて、前記車両が走行中であると判断した場合または、前記蓄電部が無負荷状態ではないと判断した場合には、前記複数の蓄電器の充電状態のばらつきの予測を停止する、
   蓄電装置。
7. 請求項５に記載の蓄電装置において、
   前記第２制御部は、前記無負荷状態において、前記複数の蓄電器の充電状態のばらつきの予測が終了する前に、少なくとも前記計測部によって計測された前記蓄電部の電流情報、車速情報、イグニッションキースイッチ情報、リレーの開閉状態のいずれかの情報に基づいて、前記車両が走行中であると判断した場合には、前記複数の蓄電器の充電状態のばらつきの予測が終了するまで前記蓄電部の充放電を禁止する、
   蓄電装置。
8. 請求項４に記載の蓄電装置において、
   前記第２制御部は、前記予測最高充電状態が前記蓄電部の使用上限充電状態に到達した場合には前記蓄電部の充電を制限し、前記予測最低充電状態が前記蓄電部の使用下限充電状態に到達した場合には前記蓄電部の放電を制限する、
   蓄電装置。
9. 請求項４に記載の蓄電装置において、
   前記第２制御部は、前記予測最高充電状態に基づいて前記蓄電部の許容充電電流又は許容充電電力を求め、前記予測最低充電状態に基づいて前記蓄電部の許容放電電流又は許容放電電力を求める、
   蓄電装置。
10. 請求項８に記載の蓄電装置において、
    前記第２制御部は、前記予測最高充電状態に基づいて前記蓄電部の許容充電電流又は許容充電電力を求め、前記予測最低充電状態に基づいて前記蓄電部の許容放電電流又は許容放電電力を求める、
    蓄電装置。
11. 請求項４に記載の蓄電装置において、
    前記第２制御部は、前記予測最高充電状態、前記予測最低充電状態、及び前記蓄電部の平均充電状態のそれぞれを基準とした許容充放電電流又は許容充放電電力を求め、それらのうちの最も小さい許容充放電電流又は許容充放電電力を、最終的な許容充放電電流又は許容充放電電力として選択する、
    蓄電装置。
12. 請求項８に記載の蓄電装置において、
    前記第２制御部は、前記予測最高充電状態、前記予測最低充電状態、及び前記蓄電部の平均充電状態のそれぞれを基準とした許容充放電電流又は許容充放電電力を求め、それらのうちの最も小さい許容充放電電流又は許容充放電電力を、最終的な許容充放電電流又は許容充放電電力として選択する、
    蓄電装置。
13. 請求項２に記載の蓄電装置において、
    前記第２制御部は、前記充電状態のばらつき情報が、前記充電状態のばらつき情報に対する閾値を超えた場合には、前記蓄電器の個体差異常であると判断する、
    蓄電装置。
14. 請求項２に記載の蓄電装置において、
    前記第２制御部は、前記蓄電部に異常があると判断した場合、外部の通知手段からその異常が車両の運転者或いは作業者に通知されるように、前記通知手段による異常通知を制御するための指令信号を出力する、
    蓄電装置。
15. 請求項１３に記載の蓄電装置において、
    前記第２制御部は、前記蓄電部に異常があると判断した場合、外部の通知手段からその異常が車両の運転者或いは作業者に通知されるように、前記通知手段による異常通知を制御するための指令信号を出力する、
    蓄電装置。
16. 請求項１４に記載の蓄電装置において、
    前記通知手段は、車両の室内に設置され、前記蓄電部を示す画像シンボル及び前記蓄電部のＳＯＨが表示される表示装置であり、
    前記第２制御部は、前記蓄電部が異常であると判断した場合、前記表示装置に表示される前記ＳＯＨの表示が異常と表示されるように、前記指令信号を出力する、
    蓄電装置。
17. 請求項１５に記載の蓄電装置において、
    前記通知手段は、車両の室内に設置され、前記蓄電部を示す画像シンボル及び前記蓄電部のＳＯＨが表示される表示装置であり、
    前記第２制御部は、前記蓄電部が異常であると判断した場合、前記表示装置に表示される前記ＳＯＨの表示が異常と表示されるように、前記指令信号を出力する、
    蓄電装置。
18. 請求項１に記載の蓄電装置において、
    前記蓄電器として、車両における前記蓄電部の充電状態使用範囲の上限充電状態と下限充電状態との間の領域における起電力の変化が、前記上限充電状態と前記下限充電状態との間から外れる領域における起電力の変化よりも緩やかな特性を有する蓄電器を用いた場合、前記第２制御部は、前記蓄電部の充電状態が、前記上限充電状態と前記下限充電状態との間から外れる領域に調整されるように、前記蓄電部を充放電させるための指令信号を出力する、
    蓄電装置。
19. 請求項１４に記載の蓄電装置において、
    前記第２制御部は、前記蓄電器が過充電，過放電，過温度，容量或いは入力性能若しくは出力性能の低下異常，前記個体差異常のいずれかの異常が生じた場合、前記指令信号を出力する、
    蓄電装置。
20. 請求項１５に記載の蓄電装置において、
    前記第２制御部は、前記蓄電器が過充電，過放電，過温度，容量或いは入力性能若しくは出力性能の低下異常，前記個体差異常のいずれかの異常が生じた場合、前記指令信号を出力する、
    蓄電装置。
21. 電気的に接続された複数の蓄電器を備えた蓄電部と、
    前記複数の蓄電器のそれぞれの状態を計測する第１制御部と、
    前記蓄電部の状態を計測する計測部と、
    前記蓄電部の状態を管理及び制御する第２制御部と、を有し、
    前記第２制御部は、前記蓄電部が負荷から切り離された無負荷状態のとき、前記第１制御部が計測した、前記複数の蓄電器のそれぞれの計測状態情報を取り込み、前記複数の蓄電器の個体差或いは劣化差に基づく前記複数の蓄電器の充電状態のばらつき情報を求め、前記蓄電部が負荷に接続されて充放電されている負荷状態のとき、前記複数の蓄電器の個体差或いは劣化差に基づく前記複数の蓄電器の充電状態のばらつき情報を、前記無負荷状態の時に求めた前記充電状態のばらつき情報に基づいて予測し、この予測した充電状態のばらつき情報、及び前記計測部から出力された、前記蓄電部の計測状態情報を含む複数の情報に基づいて、前記蓄電部の充放電の制御に必要となる許容充放電情報を求めて出力する、
    蓄電装置。

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