WO2014054504A1 - 電圧均等化装置および電圧均等化方法 - Google Patents

電圧均等化装置および電圧均等化方法 Download PDF

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batteries
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慎司 広瀬
渉 牧志
悟士 山本
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/50—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries acting upon multiple batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/52—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries acting upon multiple batteries simultaneously or sequentially for charge balancing, e.g. equalisation of charge between batteries
    • H02J7/54—Passive balancing, e.g. using resistors or parallel MOSFETs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a voltage equalizing apparatus and a voltage equalizing method for equalizing the voltages of a plurality of batteries.
  • the accuracy of equalization when performing voltage equalization processing to equalize the voltage of each battery for multiple batteries connected in series is the voltage measurement accuracy of each battery measured at the time of discharging or charging Depends on. For this reason, in order to accurately measure the voltage, the voltage must be measured using an accurate and expensive voltmeter.
  • a charge state equalization apparatus that equalizes the charge state of each cell for an assembled battery formed by connecting a plurality of cells in series.
  • a charge state equalization apparatus includes a plurality of discharge circuits connected in parallel to each cell to discharge each cell, a plurality of voltage measurement circuits and a control circuit connected to each discharge circuit to measure a voltage across each cell It has.
  • the control circuit includes means for calculating the equalization target voltage based on the measured voltage before the start of discharge, and means for starting discharge for a cell whose both-end voltage exceeds the equalization target voltage.
  • the corrected equalized target voltage is calculated by correcting the equalized target voltage based on the difference between the measured voltage before the start of discharge and the measured voltage after a certain time has elapsed since the start of discharge. And means for terminating the discharge when the measured voltage reaches the corrected equalization target voltage.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a voltage equalizing apparatus and a voltage equalizing method for equalizing battery voltages with high accuracy.
  • the voltage equalization apparatus which is one of the embodiments includes an assembled battery, an inductor, a switch, a voltage measurement unit, a determination unit, and a pulse width modulation unit.
  • Bundled batteries are connected in series.
  • One terminal of the inductor is connected to the negative terminal of the battery and the positive terminal of the battery adjacent to the battery.
  • One switch is connected between the positive terminal of the battery and the other terminal of the inductor, and the other switch is connected between the negative terminal of the battery adjacent to the battery and the other terminal of the inductor.
  • the voltage measurement unit measures the voltage of each battery.
  • the pulse width modulation unit controls the opening and closing of one switch and the other switch to execute a pulse width modulation process for voltage equalization.
  • the determination unit calculates the average voltage of the battery, determines the voltage difference between the average voltage and the battery, and determines whether the voltage difference is higher than a first threshold determined by the allowable error value of the voltage measurement unit.
  • the pulse width modulation unit executes a pulse width modulation process for equalizing the voltage when the voltage difference is higher than the first threshold value.
  • the pulse width modulation unit The pulse width modulation process is executed by changing to 50%.
  • the voltage equalization apparatus which is one of the other embodiments includes an assembled battery, an inductor, a switch, a voltage measurement unit, an adjustment voltage calculation unit, a target voltage calculation unit, a determination unit, and a pulse width modulation unit.
  • Bundled batteries are connected in series.
  • One terminal of the inductor is connected to the negative terminal of the battery and the positive terminal of the battery adjacent to the battery.
  • One switch is connected between the positive terminal of the battery and the other terminal of the inductor, and the other switch is connected between the negative terminal of the battery adjacent to the battery and the other terminal of the inductor.
  • the voltage measurement unit measures the voltage of each battery.
  • the pulse width modulation unit controls the opening and closing of one switch and the other switch to execute a pulse width modulation process for voltage equalization.
  • the adjustment voltage calculation unit obtains an adjustment voltage that is a difference between the battery start voltage before the start of the pulse width modulation process and the battery voltage after the lapse of a predetermined time.
  • the target voltage calculation unit obtains the average voltage between the battery and the adjacent battery, and obtains the target voltage of the battery using the average voltage and the battery adjustment voltage.
  • the determination unit calculates the average voltage of the battery, determines the voltage difference between the average voltage and the battery, and determines whether the voltage difference is higher than a first threshold determined by the allowable error value of the voltage measurement unit.
  • the pulse width modulation unit executes the pulse width modulation process when the voltage difference is higher than the first threshold, stops the pulse width modulation process when the battery voltage reaches the target voltage, Then, the pulse width is changed to 50% duty and the pulse width modulation process is executed.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a control unit according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the relationship between 1 set of the battery to discharge, and the battery to charge.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the voltage equalizing apparatus in the first embodiment. It is a figure which shows the change of the voltage and electric current in Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows one Example of the control part in Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 10 is a flowchart showing an example of the operation of the voltage equalization apparatus in Embodiment 2. It is a figure which shows the change of the voltage and electric current in Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of voltage equalization operation in the third exemplary embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an operation of the third embodiment. It is a flowchart which shows one Example of the operation
  • Embodiment 1 will be described.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a voltage equalizing apparatus.
  • the voltage equalization apparatus of FIG. 1 has an assembled battery and a voltage equalization circuit.
  • the assembled battery is a circuit in which a plurality of batteries 3a to 3d are connected in series.
  • the voltage equalization circuit includes a control unit 1, a storage unit 2, voltage measurement units 4a to 4d, current measurement units 5a to 5c, coils L1 to L3 (inductors), and switches SW1 to SW6.
  • the control unit 1 performs PWM (PulseSWWidthPWMModulation) control of the switches SW1 to SW6, so that the batteries 3a to 3d are used using the coils L1 to L3. Make the voltage even.
  • PWM PulseSWWidthPWMModulation
  • the control unit 1 may be a central processing unit (CPU), a multi-core CPU, or a programmable device (such as a field programmable gate array (FPGA) or a programmable logic device (PLD)).
  • the control unit 1 includes, for example, a determination unit 201 and a pulse width modulation unit 202 described later.
  • the storage unit 2 may be a memory such as a Read Only Memory (ROM) or a Random Access Memory (RAM), a hard disk, or the like. Data such as parameter values and variable values may be recorded in the storage unit 2 or may be used as a work area at the time of execution.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the batteries 3a to 3d may be secondary batteries.
  • a lithium ion secondary battery, a nickel hydride secondary battery, or the like can be considered.
  • four batteries are used for explanation, but the number of batteries is not limited to four.
  • the data measured by the voltage measuring units 4 a to 4 d is output to the control unit 1.
  • Current measuring units 5a to 5c measure current. For example, an ammeter can be considered. The data measured by the current measuring units 5a to 5c is output to the control unit 1.
  • the currents flowing through the batteries 3a to 3d during charging / discharging are determined using the currents measured by the current measuring units 5a to 5c. How to determine the currents flowing through the batteries 3a to 3d are as follows. The method is not limited to the above method. For example, an ammeter may be connected in series to the negative electrode side of each of the batteries 3a to 3d, and the current flowing through each of the batteries 3a to 3d may be measured and obtained.
  • the coils L1 to L3 are used for charging the electric power discharged from the discharging batteries for each set in the coils L1 to L3, and then supplying the electric power stored in the coils L1 to L3 to the charging battery. .
  • the switches SW1 to SW6 are switches used for performing a voltage equalization process.
  • the switches SW1 to SW6 use, for example, MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) or relays.
  • voltage measuring units 4a to 4d are connected to both ends of the batteries 3a to 3d, respectively.
  • the negative electrode terminal of the battery 3a, the positive electrode terminal of the battery 3b, and one terminal of the current measuring unit 5a are connected, and the other terminal of the current measuring unit 5a is connected to one terminal of the coil L1.
  • the other terminal of the coil L1 is connected to one terminal of the switches SW1 and SW2, and the other terminal of the switch SW1 is connected to the positive terminal of the battery 3a.
  • the other terminal of the switch SW2 is connected to the negative terminal of the battery 3b.
  • the negative terminal of the battery 3b, the positive terminal of the battery 3c, and one terminal of the current measuring unit 5b are connected, and the other terminal of the current measuring unit 5b is connected to one terminal of the coil L2.
  • the other terminal of the coil L2 is connected to one terminal of the switches SW3 and SW4, and the other terminal of the switch SW3 is connected to the positive terminal of the battery 3b.
  • the other terminal of the switch SW4 is connected to the negative terminal of the battery 3c.
  • the negative terminal of the battery 3c, the positive terminal of the battery 3d, and one terminal of the current measuring unit 5c are connected, and the other terminal of the current measuring unit 5c is connected to one terminal of the coil L3.
  • the other terminal of the coil L3 is connected to one terminal of the switches SW5 and SW6, and the other terminal of the switch SW5 is connected to the positive terminal of the battery 3c.
  • the other terminal of the switch SW6 is connected to the negative terminal of the battery 3d.
  • control unit will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of the control unit.
  • FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a set of discharging batteries and charging batteries.
  • the control unit 1 acquires the voltage measured by the voltage measuring units 4a to 4d and the current measured by the current measuring units 5a to 5c.
  • the 2 determines the voltage of the first battery and the second battery connected in series.
  • the voltage is a value measured by the voltage measurement unit before starting a pulse width modulation process (voltage equalization process) described later for equalizing the voltages of the first battery and the second battery.
  • an average voltage of the voltage of the first battery and the voltage of the second battery is obtained, and the voltage difference between the average voltage Vavg and the voltage of the first battery or the voltage difference between the average voltage and the voltage of the second battery. Ask for. Thereafter, it is determined whether or not the voltage difference is greater than or equal to a first threshold value determined by an allowable error value in voltage measurement of the voltage measurement unit.
  • the first threshold value may be determined using, for example, the allowable error of the voltage measurement unit, or may be determined using the maximum allowable error of the voltage measurement unit through experiments or simulations. Alternatively, the first threshold value may be obtained by adding the tolerances of the adjacent voltage measurement units. For example, the allowable error of the voltage measuring unit 4a and the allowable error of the voltage measuring unit 4b may be added and used. Further, it is conceivable to store the first threshold value in the storage unit 2.
  • the determination unit 201 acquires the voltage V01 of the battery 3a (first battery) and the voltage V02 of the battery 3b (second battery) before the start of the pulse width modulation process from the respective voltage measurement units 4a and 4b.
  • the voltages V01 and V02 include an allowable error.
  • between the average voltage Vavg and the voltage V01 or a voltage difference V2
  • the determination unit 201 determines whether the voltage difference V1 or the voltage difference V2 is higher than the first threshold value, and transmits the determination result to the pulse width modulation unit 202.
  • between the voltage Vn1 of the first battery and the average voltage Vavg, the voltage Vn2 of the second battery, and the average voltage Vavg Voltage difference Vs2
  • the pulse width is changed to 50% duty, and pulse width modulation processing (voltage equalization processing) with 50% duty is executed. In this example, it has been proposed to set the duty to 50% as the optimum value. However, in practice, it is desirable to determine the duty in the vicinity of 50% in consideration of the circuit of the voltage equalizing device and the surrounding environment.
  • the reason why the pulse width is changed to 50% duty is that the current that flows according to the voltage difference between the voltage of the first battery and the voltage of the second battery by setting the duty to 50% is the first. This is because the voltage difference between the voltage of the second battery and the voltage of the second battery is set to 0V.
  • the pulse width modulation unit 202 changes the duty to 50% and stops the pulse width modulation process when the pulse width modulation process is executed for a predetermined time.
  • the determined time may be calculated and stored in the storage unit 2 until the voltage difference Vs1 or the voltage difference Vs2 becomes substantially zero after the voltage difference Vs1 or the voltage difference Vs2 becomes zero.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the voltage equalizing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating changes in voltage and current in the first embodiment. A set of the battery 3a and the battery 3b will be described.
  • Control A in FIG. 5 is control that shifts to constant voltage control after voltage equalization with a constant current. In constant voltage control, control is performed based on voltage values measured by the voltage measuring units 4a and 4b.
  • Control B in FIG. 5 is control for shifting to pulse width modulation processing with a duty of 50% after voltage equalization with a constant current, and performs control without referring to the voltage values measured by the voltage measuring units 4a and 4b.
  • step S401 the control unit 1 acquires the voltages V01 and V02 of the batteries 3a and 3b from the voltage measurement units 4a and 4b. Voltages V01 and V02 are acquired in a period before time t1 from time t0 before the start of the pulse width modulation process of control A and control B in FIG.
  • step S402 an average voltage (target voltage in the first embodiment) Vavg of the voltages V01 and V02 acquired by the control unit 1 is obtained.
  • step S403 the control unit 1 obtains a voltage difference V1 between the average voltage Vavg and the voltage V01 or a voltage difference V2 between the average voltage Vavg and the voltage V02.
  • step S404 the control unit 1 determines whether or not the voltage difference V1 or the voltage difference V2 is higher than the first threshold value. If the voltage difference V1 is higher than the first threshold value (Yes), the process proceeds to step S405. If it is equal to or less than the threshold (No), the process proceeds to step S407.
  • step S405 when the voltage difference V1 or the voltage difference V2 is higher than the first threshold, the control unit 1 starts a pulse width modulation process for performing voltage equalization with a constant current. Pulse width modulation processing is performed to equalize the voltage with a constant current from the time t1 of the control A and the control B in FIG.
  • reference numerals 501 and 505 denote voltage changes of the battery 3a
  • 502 and 506 denote voltage changes of the battery 3b.
  • Control A 504 in FIG. 5 indicates a change in current IL
  • control B 507 in FIG. 5 indicates a change in current IL.
  • step S406 the control unit 1 determines whether or not the voltage difference Vs1 between the current voltage Vn1 of the battery 3a and the average voltage Vavg or the voltage difference Vs2 between the current voltage Vn2 and the average voltage Vavg of the battery 3b is equal to or less than a first threshold value. Determine. When the voltage difference Vs1 or the voltage difference Vs2 is equal to or smaller than the first threshold (Yes), the process proceeds to step S407, and when it is higher than the first threshold (No), the process proceeds to step S406.
  • step S407 the control unit 1 starts the pulse width modulation process with a duty of 50%.
  • the control B since the pulse width modulation processing is performed with a duty of 50% after the time t2, the voltages of the battery 3a and the battery 3b become equal at the time t3.
  • the pulse width modulation process is performed after the time t2 with a duty of 50%, it converges at the time t3.
  • the pulse width modulation process is not performed after time t2 with a duty of 50%, and is based on the measurement result of the voltage measuring units 4a and 4b.
  • the voltage of the batteries 3a and 3b varies without converging to the obtained average voltage Vavg or the actual average voltage (target voltage).
  • the average voltage Vavg obtained in step S402 includes an allowable error of the voltage measuring units 4a and 4b, it is different from the actual average voltage (target voltage), but the pulse width modulation process is performed with a duty of 50%.
  • the voltages Vn1 and Vn2 can be brought close to the target voltage. That is, the voltages of the battery 3a and the battery 3b can be accurately and evenly used without using an expensive voltage measuring unit with good measurement accuracy.
  • a voltage measuring unit with high measurement accuracy is required to equalize the voltages of the batteries 3a and 3b with high accuracy.
  • step S408 it is determined whether or not the determined time has elapsed since the control unit 1 started the pulse width modulation process with a duty of 50%. If the determined time has elapsed (Yes), step S409 is performed. Migrate to If the determined time has not elapsed (No), the pulse width modulation process is continued with a duty of 50% in step S408.
  • the determined time is a period represented by time t2 and time t3 of control B in FIG.
  • step S409 the control unit 1 ends the pulse width modulation process with a duty of 50%.
  • pulse width modulation processing for performing voltage equalization with a constant current is executed.
  • the present invention is not limited to a constant current, and for example, a constant voltage may be used.
  • the first embodiment it is possible to improve the accuracy of equalizing the battery voltage without using an expensive voltage measurement unit with high measurement accuracy.
  • Embodiment 2 will be described.
  • the control unit 1 of the voltage equalization circuit according to the second embodiment fixes the pulse width for improving the accuracy of equalizing the battery voltage to 50% duty and the control for shortening the time for equalizing the voltages of the batteries 3a to 3d. To perform pulse width modulation.
  • the voltage measured by the voltage measuring units 4a to 4d is equalized.
  • the actual voltages of the batteries 3a to 3d deviate from the target average voltage Vavg. That is, from the average voltage Vavg of each set of batteries, the voltage determined by the internal resistance of each of the batteries 3a to 3d and the current flowing through each of the batteries 3a to 3d is the time from when the voltages of the batteries 3a to 3d become equal. It will shift as time passes.
  • the control unit 1 includes an adjustment voltage calculation unit 601, a target voltage calculation unit 602, a determination unit 603, a pulse width modulation unit 604, and the like illustrated in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the control unit.
  • the control unit 1 monitors whether a constant current is supplied to the batteries 3a to 3d when equalizing the voltage with a constant current.
  • the adjustment voltage calculation unit 601 of the control unit 1 starts the first battery before starting the pulse width modulation process that performs voltage equalization with a constant current and after the start of the pulse width modulation process that performs voltage equalization with a constant current.
  • a first adjustment voltage that is a difference from the voltage of the first battery after elapse of the determined time is obtained.
  • the target voltage calculation unit 602 of the control unit 1 obtains an average voltage from the average of the voltage of the first battery and the voltage of the second battery, and uses the average voltage and the adjustment voltage of the first battery to A first target voltage is obtained, and a second target voltage of the second battery is obtained using the average voltage and the adjustment voltage of the second battery.
  • the average voltage Vavg is obtained from the average of the voltage of the battery 3a and the voltage of the battery 3b. Then, the target voltage Vt1 of the battery 3a is obtained using the average voltage Vavg and the adjustment voltage ⁇ V1 of the battery 3a, and the target voltage Vt2 of the battery 3b is obtained using the average voltage Vavg and the adjustment voltage ⁇ V2 of the battery 3b.
  • the target voltage Vt1 of the battery to be discharged and the target voltage Vt2 of the battery to be charged are obtained by Equations 1 and 2.
  • the unit 603 acquires the voltages of the first battery and the second battery connected in series. Subsequently, an average voltage between the voltage of the first battery and the voltage of the second battery is obtained, and a voltage difference between the average voltage and the voltage of the first battery or a voltage difference between the average voltage and the voltage of the second battery is calculated. Ask.
  • the first threshold value may be determined using, for example, the allowable error of the voltage measurement unit, or may be determined using the maximum allowable error of the voltage measurement unit obtained through experiments or simulations. Alternatively, the first threshold value may be obtained by adding the tolerances of the adjacent voltage measurement units. For example, the allowable error of the voltage measuring unit 4a and the allowable error of the voltage measuring unit 4b may be added and used. Further, it is conceivable to store the first threshold value in the storage unit 2.
  • the determination unit 603 obtains the start voltage V01 of the battery 3a (first battery) and the start voltage V02 of the battery 3b (second battery) before the start of the pulse width modulation process from the respective voltage measurement units 4a and 4b. .
  • the start voltages V01 and V02 include an allowable error.
  • between the average voltage Vavg and the start voltage V01 or a voltage difference V2
  • the determination unit 603 determines whether the voltage difference V1 or the voltage difference V2 is higher than the first threshold value, and transmits the determination result to the pulse width modulation unit 604.
  • the pulse width modulation unit 604 When the voltage difference V1 or the voltage difference V2 is higher than the first threshold, the pulse width modulation unit 604 performs a pulse width modulation process (voltage equalization process) that performs voltage equalization with a constant current. Subsequently, the pulse width modulation unit 604 of the control unit 1 performs a pulse width modulation process when the voltage of the first battery becomes the first target voltage or when the voltage of the second battery becomes the second target voltage. To stop.
  • a pulse width modulation process voltage equalization process
  • the voltage difference Vs1 between the current voltage Vn1 and the average voltage of the battery 3a or the voltage difference Vs2 between the current voltage Vn2 and the average voltage of the battery 3b is the first voltage.
  • the pulse width is changed to 50% duty, and pulse width modulation processing with a duty of 50% is executed.
  • the polarization may be canceled, and when the polarization is canceled, the pulse width may be changed to 50% duty and the pulse width modulation processing with 50% duty may be executed.
  • the pulse width modulation unit 604 stops the pulse width modulation processing when the duty width is changed to 50% and the pulse width modulation processing is executed for a predetermined time.
  • the determined time may be calculated and stored in the storage unit 2 until the voltage difference Vs1 or the voltage difference Vs2 becomes substantially zero after the voltage difference Vs1 or the voltage difference Vs2 becomes zero.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the voltage equalizing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating changes in voltage and current in the second embodiment. Control 806 in FIG. 8 indicates a change in current IL, and control D 807 in FIG. 8 indicates a change in current IL.
  • step S404 of the second embodiment it is determined whether or not the voltage difference V1 or the voltage difference V2 is higher than the first threshold. If the voltage difference V1 is higher than the first threshold (Yes), the process proceeds to step S701. When the voltage difference V1 or the voltage difference V2 is equal to or smaller than the first threshold (No), the process proceeds to step S706.
  • step S701 the control unit 1 starts a pulse width modulation process for performing voltage equalization with a constant current.
  • the pulse width modulation process is started at time t1 in the diagrams of the controls C and D in FIG.
  • the control unit 1 obtains the adjustment voltages ⁇ V1 and ⁇ V2.
  • the control unit 1 determines whether or not the adjustment voltage ⁇ V2) has been reached.
  • the process proceeds to step S704. If the voltage Vn1 does not become the target voltage Vt1 and the voltage Vn2 does not become the target voltage Vt2 (No), in step S703, the pulse width modulation process for performing voltage equalization with a constant current is continued.
  • the pulse width modulation process is started at time t1 in the control C and D diagrams of FIG.
  • step S704 the control unit 1 finishes the pulse width modulation process, and in step S705, the control unit 1 waits for polarization elimination.
  • the pulse width modulation processing ends at time t3 in the diagrams of the controls C and D in FIG. 8, and the polarization elimination is waited until time t4 in the diagram of control D in FIG.
  • the process proceeds to step S706.
  • Waiting for the elimination of polarization means that the voltage difference Vs1 between the current voltage Vn1 of the battery 3a and the average voltage or the voltage difference between the current voltage Vn2 of the battery 3b and the average voltage when the polarization is eliminated after stopping.
  • Vs2 becomes equal to or lower than the first threshold, the pulse width is changed to 50% duty, and pulse width modulation processing with 50% duty is executed.
  • the polarization may be canceled, and when the polarization is canceled, the pulse width may be changed to 50% duty and the pulse width modulation processing with 50% duty may be executed.
  • the voltage of the batteries 3a and 3b varies without converging to the average voltage Vavg or the actual average voltage (target voltage) even after the time t4 as indicated by 803 in the figure. .
  • step S706 the control unit 1 starts the pulse width modulation process with a duty of 50%.
  • the voltages of the battery 3a and the battery 3b are equalized at time t5.
  • the average voltage Vavg obtained in step S402 includes an allowable error of the voltage measuring units 4a and 4b, it is different from the actual average voltage (target voltage), but the pulse width modulation process is performed with a duty of 50%.
  • the voltages Vn1 and Vn2 can be brought close to the target voltage. That is, the voltage of the battery 3a and the battery 3b can be made uniform with high accuracy without using an expensive voltage measurement unit with good measurement accuracy.
  • the control C a voltage measuring unit with high measurement accuracy is required to equalize the voltages of the batteries 3a and 3b with high accuracy.
  • step S707 it is determined whether or not the determined time has elapsed since the control unit 1 started the pulse width modulation process with a duty of 50%. If the determined time has elapsed (Yes), step S708 is performed. Migrate to If the determined time has not elapsed (No), the pulse width modulation process is continued with a duty of 50% in step S707.
  • the determined time is a period represented by time t4 and time t5 in the control D diagram of FIG.
  • step S708 the control unit 1 ends the pulse width modulation process with a duty of 50%.
  • a pulse width modulation process for performing voltage equalization with a constant current is executed, but the present invention is not limited to a constant current.
  • the second embodiment it is possible to improve the accuracy of equalizing the battery voltage without using an expensive voltage measurement unit with good measurement accuracy.
  • the second embodiment it is possible to shorten the time for equalizing the battery voltage and further improve the accuracy for equalizing the battery voltage.
  • the present invention is not limited to the first and second embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
  • Embodiment 3 will be described.
  • voltage equalization processing pulse width modulation processing in constant current charging
  • a conventional switching converter compares voltages between two adjacent batteries, The direction of charge transfer is determined based on the comparison result, and the switching converter is controlled so as to move the charge in the determined direction. Therefore, due to the influence of fluctuations in the voltage of surrounding batteries, the voltage does not move efficiently as a whole, such as the voltage level of the adjacent battery repeatedly inverts and wasteful reciprocation of charge is repeated.
  • the equalization process takes a lot of time.
  • the third embodiment provides a voltage equalization apparatus and a voltage equalization method capable of improving the operational efficiency of the voltage equalization processing and shortening the time required for the voltage equalization processing. Is applied to the voltage equalization apparatus and the voltage equalization method.
  • the charge movement direction for the voltage equalization process is uniquely determined without being affected by the voltage fluctuations of the surrounding batteries.
  • the voltage equalization process can be performed efficiently while minimizing the amount of charge movement.
  • the battery voltage equalization efficiency can be improved and the time required for the voltage equalization process can be shortened.
  • the pulse width modulation process with a duty of 50% described in the first and second embodiments the accuracy of equalizing battery voltages can be improved without using an expensive voltage measurement unit with good measurement accuracy. Can do.
  • the time for equalizing the battery voltage can be further shortened, and the accuracy for equalizing the battery voltage can be improved.
  • Embodiment 3 below describes an operation example of voltage equalization processing for five series-connected batteries, but is not limited to this, and voltage equalization for at least three or more series-connected batteries is not limited thereto. It can be applied to the conversion process.
  • Embodiment 3 The configuration of Embodiment 3 will be described.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the voltage equalizing apparatus according to the third embodiment.
  • the voltage equalizing apparatus in FIG. 9 includes switching converters SC12, SC23, SC34, SC45 and a control unit 1.
  • the control unit 1 includes an average voltage calculation unit 901, a comparison unit 902, a pulse width modulation unit 903, and a determination unit 904.
  • the switching converter SC12 includes switches SW12 and SW21, diodes D21 and D12, and a coil L12, and performs charge transfer of the batteries Ce1 and Ce2 via the coil L12.
  • the switching converter SC23 includes switches SW23 and SW32, diodes D32 and D23, and a coil L23, and performs charge transfer of the batteries Ce2 and Ce3 via the coil L23.
  • the switching converter SC34 includes switches SW34 and SW43, diodes D43 and D34, and a coil L34, and performs charge transfer of the batteries Ce3 and Ce4 via the coil L34.
  • the switching converter SC45 includes switches SW45 and SW54, diodes D54 and D45, and a coil L45, and performs charge transfer of the batteries Ce4 and Ce5 via the coil L45.
  • the average voltage calculation unit 901, the comparison unit 902, and the pulse width modulation unit 903 are divided into two groups with the batteries (inductors) L12, L23, L34, and L45 of the switching converters SC12, SC23, SC34, and SC45 as boundaries.
  • the average voltage of the two groups is compared to determine the movement direction of the charge, and used to control the movement of the charge in the movement direction.
  • the average voltage calculation unit 901 inputs the battery voltage of each battery Ce1, Ce2, Ce3, Ce4, and Ce5 from the voltage measurement unit (not shown) of each battery Ce1, Ce2, Ce3, Ce4, and Ce5.
  • the average voltage calculation unit 901 sequentially divides at least three batteries connected in series into two groups while maintaining the column order of the series connection, and calculates the average voltage of the batteries in each group. The calculation of the average voltage will be described with reference to FIGS. However, the grouping may be stored in the storage unit in advance.
  • the comparison unit 902 compares the average voltages of the two groups calculated by the average voltage calculation unit 901.
  • the pulse width modulation unit 903 moves the charge from the battery located at the boundary of the group having a high average voltage to the adjacent battery located at the boundary of the group having a low average voltage.
  • Switch on / off control is performed. For example, for each of the switching converters SC12, SC23, SC34, and SC45, the pulse width is determined based on the movement direction and amount of charge, and the current switch is controlled to be turned on / off.
  • the pulse width modulation unit 903 executes a pulse width modulation process with a duty of 50%.
  • the determination unit 904 detects the switching converter that has stopped after stopping the charge transfer, and when there are two switching converters that are stopped, the two switching converters that are stopped control in common. When it is determined that there is a battery, an instruction to cause the target switching converter to perform pulse width modulation processing with a duty of 50% is output to the pulse width modulation unit 903. For example, when the switching converter SC23 in FIG. 9 is performing the pulse width modulation process and the switching converters SC34 and SC45 are stopped, the target switching converter is charged between the battery Ce4 and the battery Ce5 connected to the battery Ce4. Since it is not moved, the switching converter SC45 is targeted. In addition, since the battery Ce3 has been moved by the switching converter SC23, the switching converter SC34 does not become a target switching converter.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of an average voltage when batteries are divided into two groups.
  • the grouping indicates that the five batteries Ce1 to Ce5 connected in series are sequentially divided into two groups while maintaining the column order of the series connection. Moreover, the average voltage of the battery in each group is shown.
  • the average voltage Vavg of the entire battery is used as a reference voltage
  • the battery Ce1 is ⁇ 1V with respect to the average voltage Vavg
  • the battery Ce2 is ⁇ 2V with respect to the average voltage Vavg
  • the battery Ce3 is + 1V with respect to the average voltage Vavg
  • the battery Ce4 is + 3V with respect to the average voltage Vavg
  • the battery Ce5 is -1V with respect to the average voltage Vavg.
  • FIG. 10A shows an average voltage Vavg-1V of the group of only the battery Ce1 and an average voltage Vavg + 0.25V of the group of the batteries Ce2 to Ce5 when divided into the group of only the battery Ce1 and the group of the batteries Ce2 to Ce5.
  • the group boundary is between the battery Ce1 and the battery Ce2
  • the battery Ce1 and the battery Ce2 are adjacent batteries positioned at the group boundary.
  • FIG. 10B shows the average voltage Vavg ⁇ 1.5V of the group of the batteries Ce1 to Ce2 and the average voltage of the group of the batteries Ce3 to Ce5 when divided into the group of the batteries Ce1 to Ce2 and the group of the batteries Ce3 to Ce5.
  • An example calculated as Vavg + 1V is shown.
  • the group boundary is between the battery Ce2 and the battery Ce3, and the battery Ce2 and the battery Ce3 are also adjacent batteries located at the group boundary.
  • FIG. 10C shows the average voltage Vavg ⁇ 0.67 V of the group of the batteries Ce1 to Ce3 and the average voltage of the group of the batteries Ce4 to Ce5 when divided into the group of the batteries Ce1 to Ce3 and the group of the batteries Ce4 to Ce5.
  • An example calculated as Vavg + 1V is shown.
  • the group boundary is between the battery Ce3 and the battery Ce4, and the battery Ce3 and the battery Ce4 are also adjacent batteries positioned at the group boundary.
  • FIG. 10D shows that when divided into the group of batteries Ce1 to Ce4 and the group of only battery Ce5, the average voltage Vavg + 0.25V of the group of batteries Ce1 to Ce4, the average voltage Vavg-1V of the group of only battery Ce5, and A calculated example is shown.
  • the group boundary is between the battery Ce4 and the battery Ce5, and the battery Ce4 and the battery Ce5 are also adjacent batteries located at the group boundary.
  • a switching converter SC12 is interposed between the battery Ce1 and the battery Ce2
  • a switching converter SC23 is interposed between the battery Ce2 and the battery Ce3
  • a switching converter SC34 is interposed between the battery Ce3 and the battery Ce4.
  • a switching converter SC45 is interposed between the battery Ce4 and the battery Ce5.
  • the switching converter SC23 when attention is paid to the switching converter SC23, as shown in FIG. 10B, the average voltage ⁇ 1.5V of the batteries Ce1 and Ce2 is compared with the average voltage + 1V of the batteries Ce3 to Ce5.
  • Switching converter converts the current from battery Ce3 (battery located at the boundary of the high average voltage group) of the higher average voltage group to battery Ce2 (adjacent battery located at the boundary of the low average voltage group) Flow through SC23.
  • each switching converter SC12, SC23, SC34, SC45 can be configured to drive each switch simultaneously or in parallel.
  • each switching converter is not affected by the operation of other switching converters.
  • the operation of the switching converter SC23 is charge transfer only between the battery Ce2 and the battery Ce3, and the average voltage of the group due to other grouping does not change by this charge transfer. is there.
  • the charge transfer by the other switching converters SC12, SC34, SC45 does not affect the operation of the switching converter SC23. That is, the charge transfer by the switching converter SC12 is only charge transfer between the battery Ce1 and the battery Ce2, and the charge transfer by the switching converter SC34 is only charge transfer between the battery Ce3 and the battery Ce4. Since the charge transfer by SC45 is only the charge transfer between the battery Ce4 and the battery Ce5, the average voltage of the group of the battery Ce1 and the battery Ce2 and the group of the battery Ce3 to the battery Ce5 is not affected.
  • the switching converters SC12, SC23, SC34, and SC45 can be driven independently, and the control unit 1 drives the switching converters SC12, SC23, SC34, and SC45 at the same time or in parallel.
  • the operation time can be shortened.
  • two adjacent batteries located at the boundary between two groups and a switching converter corresponding to the two batteries are associated with each other and stored in advance in the storage unit.
  • two adjacent batteries Ce1, battery Ce2, and switching converter SC12 located at the boundary between the group of batteries Ce1 and the groups of batteries Ce2 to 5 are associated with each other and stored in advance in the storage unit.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of the voltage equalization operation in the third embodiment.
  • FIG. 11 shows an operation example of charge transfer with respect to adjacent batteries in the m-th and m + 1-th column order of batteries connected in series. It is assumed that the total number of batteries is n.
  • the example of FIG. 11 shows the operation of the control unit capable of operating the switching converters SC12, SC23, SC34, and SC45 of FIG. 9 simultaneously or in parallel.
  • four CPUs may be prepared for each of the switching converters SC12, SC23, SC34, and SC45 and operated simultaneously or in parallel.
  • a multi-core CPU or a programmable device may be prepared for the switching converters SC12, SC23, SC34, and SC45 and operated simultaneously or in parallel.
  • step S1101 the control unit 1 calculates the average voltage Avm of the first to mth battery groups and the average voltage Avm + 1 of the (m + 1) th to nth battery groups.
  • step S1103 if Avm is greater than Avm + 1 as a result of the comparison, the control unit 1 performs on / off control of the switch so as to move the charge from the mth battery to the m + 1th battery.
  • step S1104 the control unit 1 calculates Avm and Avm + 1 after the charge transfer.
  • step S1105 the control unit 1 compares Avm and Avm + 1, and if Avm> Avm + 1 (Yes), the process proceeds to step S1103, and if Avm ⁇ Avm + 1 (No), the process ends.
  • step S1106 when Avm is smaller than Avm + 1 as a result of the comparison, the control unit 1 performs on / off control of the switch so as to move the charge from the m + 1st battery to the mth battery.
  • step S1107 the control unit 1 calculates Avm and Avm + 1 after the charge transfer.
  • step S1108 the control unit 1 compares Avm and Avm + 1, and if Avm ⁇ Avm + 1 (Yes), the process proceeds to step S1106, and if Avm ⁇ Avm + 1 (No), the process ends.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the operation in the case of charge transfer until the target voltage is reached.
  • the average voltage Vavg-1V (Avm) of the group of only the battery Ce1 is the average voltage Vavg of the group of the batteries Ce2 to Ce5 + 0.25V (Avm + 1). Since it is smaller, the process proceeds to step S1106. Then, since the boundary of the group is between the battery Ce1 and the battery Ce2, the control unit 1 causes the switching converter SC12 to start the control to move the charge from the battery Ce2 to the adjacent battery Ce1.
  • the average voltage Vavg ⁇ 1.5V (Avm) of the group of batteries Ce1 to Ce2 is the average voltage Vavg + 1V of the group of batteries Ce3 to Ce5. Since it is smaller than (Avm + 1), the process proceeds to step S1106. Then, since the boundary of the group is between the battery Ce2 and the battery Ce3, the control unit 1 causes the switching converter SC23 to start the control to move the charge from the battery Ce3 to the adjacent battery Ce2.
  • the average voltage Vavg ⁇ 0.67V (Avm) of the group of the batteries Ce1 to Ce3 is the average voltage Vavg + 1V of the group of the batteries Ce4 to Ce5. Since it is smaller than (Avm + 1), the process proceeds to step S1106. Then, since the boundary of the group is between the battery Ce3 and the battery Ce4, the control unit 1 causes the switching converter SC34 to start the control to move the charge from the battery Ce4 to the adjacent battery Ce3.
  • the average voltage Vavg + 0.25V (Avm) of the group of batteries Ce1 to Ce4 is the average voltage Vavg-1V (Avm + 1) of the group of only the battery Ce5.
  • the process proceeds to step S1103. Then, since the boundary of the group is between the battery Ce4 and the battery Ce5, the control unit 1 causes the switching converter SC45 to start the control to move the charge from the battery Ce4 to the adjacent battery Ce5.
  • step S1103 it is determined whether or not the condition of step S1105 is satisfied.
  • step S1106 it is determined whether or not the condition of step S1108 is satisfied.
  • the switching converter SC12 is stopped because the condition of step S1108 is not satisfied at the time time1 of FIG. That is, since the average voltage (Avm) of the group of only the battery Ce1 is equal to the average voltage (Avm + 1) of the group of the batteries Ce2 to Ce5, the control of the charge transfer of the switching converter SC12 is stopped.
  • step S1108 is satisfied at time time1 in FIG. 12, so the switching converter SC23 is not stopped. That is, since the average voltage Vavg ⁇ 1.0 V (Avm) of the group of the batteries Ce1 to Ce2 is smaller than the average voltage Vavg + 1.0 V (Avm + 1) of the group of the batteries Ce3 to Ce5, the control of the charge transfer of the switching converter SC23 is continued. .
  • step S1108 is satisfied at time time1 in FIG. 12, so the switching converter SC34 is not stopped. That is, since the average voltage Vavg ⁇ 0.33V (Avm) of the group of the batteries Ce1 to Ce3 is smaller than the average voltage Vavg + 0.5V (Avm + 1) of the group of the batteries Ce4 to Ce5, the control of the charge transfer of the switching converter SC34 is continued. .
  • the switching converter SC45 is stopped because the condition of step S1105 is not satisfied at the time time1 in FIG. That is, since the average voltage (Avm) of the group of the batteries Ce1 to Ce4 is equal to the average voltage (Avm + 1) of the group of only the battery Ce5, the control of the charge transfer of the switching converter SC45 is stopped.
  • the voltage of the battery Ce2 does not change, on the one hand, the charge is transferred from the battery Ce2 to the battery Ce1, but on the other hand, the charge is transferred from the battery Ce3 to the battery Ce2. Because. Similarly, the voltage of the battery Ce3 does not change because the charge is transferred from the battery Ce3 to the battery Ce2 on the one hand and the charge is transferred from the battery Ce4 to the battery Ce3 on the other hand.
  • the switching converters SC23 and SC34 continue to control the charge transfer.
  • step S1108 is not satisfied at time time2 in FIG. 12, so the switching converter SC34 is stopped. That is, since the average voltage (Avm) of the group of batteries Ce1 to Ce3 is equal to the average voltage (Avm + 1) of the group of batteries Ce4 to Ce5, the control of the charge transfer of the switching converter SC34 is stopped.
  • the voltage of the battery Ce3 does not change because the charge is transferred from the battery Ce3 to the battery Ce2, while the charge is transferred from the battery Ce4 to the battery Ce3. This is because it has been moved.
  • the switching converter SC23 is stopped because the condition of step S1108 is satisfied at time time3 in FIG. That is, since the average voltage (Avm) of the group of the batteries Ce1 to Ce2 is equal to the average voltage (Avm + 1) of the group of the batteries Ce3 to Ce5, the control of the charge transfer of the switching converter SC23 is stopped.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an embodiment of an operation for switching to a pulse width modulation process with a duty of 50%.
  • the control unit 1 detects a switching converter that has stopped after stopping the charge transfer. If a switching converter that has stopped after stopping the charge transfer is detected (Yes), the process proceeds to step S1302, and if it is not detected (No), it waits for any switching converter to stop.
  • step S1302 the control unit 1 detects whether there is a stopped switching converter having a common battery with the switching converter detected in step S1301. However, switching converters that have already been subjected to pulse width modulation processing with a duty of 50% or switching converters that have finished pulse width modulation processing with a duty of 50% are excluded from targets to be detected in step S1302. If there is a stopped switching converter having a common battery (Yes), the process proceeds to step S1303. When there is no stopped switching converter having a common battery (No), the process proceeds to step S1301.
  • step S1303 the control unit 1 instructs the target switching converter to perform a pulse width modulation process with a determined time duty of 50%.
  • step S1304 the control unit 1 detects whether or not all the switching converters are stopped. If all the switching converters are stopped (Yes), the process proceeds to step S1305. If not stopped (No), the process proceeds to step S1301.
  • step S1305 the control unit 1 instructs the last switching converter stopped to perform the pulse width modulation process with the determined time duty of 50%.
  • the switching converter SC45 performs a pulse width modulation process with a duty of 50% after the time time2.
  • the switching converters SC12, SC23, and SC34 perform pulse width modulation processing with a duty of 50% for a predetermined time.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, and various configurations or embodiments can be taken without departing from the gist of the present invention.
  • the average voltage of the two groups is compared, but the average voltage of one group may be compared with the average voltage of all the batteries.
  • the comparison unit 902 compares the average voltage of one of the two groups with the average voltage of all the batteries.
  • the pulse width modulation unit 903 moves from the battery located at the boundary of one group to the boundary of the other group.
  • the charge is transferred to the adjacent battery and the average voltage of one group is lower than the average voltage of all cells, the charge is transferred from the adjacent battery located at the boundary of the other group to the battery located at the boundary of the other group. Control to move the.
  • steps S1301 to 1303 may be omitted in the third embodiment, and after all the switching converters are stopped (time time 3), all the switching converters may be subjected to pulse width modulation processing with a duty of 50%.

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Abstract

電池電圧を均等にする精度を向上させる電圧均等化装置および電圧均等化方法を提供する。電池の平均電圧を求め、平均電圧と電池との電圧差を求め、電圧差が電圧計測部の許容誤差値により決まる第１の閾値より高いか否かを判定する判定部と、電圧差が、第１の閾値より高い場合に、電圧均等化を行うパルス幅変調処理を実行し、電圧差が第１の閾値以下になると、パルス幅をデューティ５０％に変更してパルス幅変調処理を実行するパルス幅変調部と、を備える電圧均等化装置。

Description

電圧均等化装置および電圧均等化方法
　本発明は、複数の電池の電圧を均等にする電圧均等化装置および電圧均等化方法に関する。
　直列に接続される複数の電池に対して、各電池の電圧を均等にする電圧均等化処理を実行した際の均等化の精度は、放電または充電の際に計測される電池各々の電圧計測精度に左右される。そのため、精度よく電圧を計測するためには精度のよい高価な電圧計を用いて電圧を計測しなければならない。
　関連する技術として、複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続している組電池を定電流・定電圧充電して満充電にする組電池の充電方法が知られている。この充電方法によれば、組電池のトータル電圧がトータル設定電圧に上昇するまでは定電流充電し、トータル電圧がトータル設定電圧に上昇した後は、定電流充電を定電圧充電に切り換えて満充電されるまで充電する。さらに、充電される各々の電池電圧を検出し、いずれかの電池電圧が設定電圧を超えた後、パルス充電に切り換えて充電する。その結果、簡単な充電回路を使用しながら、直列に接続している電池がアンバランスな状態となる組電池を、劣化した電池に与える悪影響を少なくしながら、できる限り大容量に充電する。
　また、関連する技術として、複数のセルを直列に接続してなる組電池を対象として各セルの充電状態を均等化する充電状態均等化装置が知られている。充電状態均等化装置は各セルに対して並列に接続されて各セルの放電を行なう複数の放電回路、各放電回路に接続されて各セルの両端電圧を測定する複数の電圧測定回路および制御回路を具えている。制御回路は、放電開始前の測定電圧に基づいて均等化目標電圧を算出する手段と、両端電圧が該均等化目標電圧を越えるセルについて放電を開始する手段と、を具えている。さらに、それらのセルについて夫々、放電開始前の測定電圧と放電開始から一定時間経過後の測定電圧との差に基づいて均等化目標電圧に補正を施すことにより補正後均等化目標電圧を算出する手段と、測定電圧が補正後均等化目標電圧に達したときに放電を終了する手段と、を具えている。
　また、関連する技術として、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御においてデューティを５０％にする技術が開示されている。
特開２００８－２１０６９４号公報 特開２００９－１５９７９４号公報 特開昭６１－１９３３８０号公報 特開２０１０－２２０３７３号公報
　本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、精度良く電池電圧を均等にする電圧均等化装置および電圧均等化方法を提供することを目的とする。
　実施の態様のひとつである電圧均等化装置は、組電池、インダクタ、スイッチ、電圧計測部、判定部、パルス幅変調部を有している。
　組電池は複数の電池が直列に接続される。インダクタは、電池の負極端子とその電池に隣接する電池の正極端子とに一方の端子が接続され。一方のスイッチは、電池の正極端子とインダクタの他方の端子との間に接続され、他方のスイッチは、電池に隣接する電池の負極端子とインダクタの他方の端子との間に接続される。
　電圧計測部は、電池それぞれの電圧を計測する。
　パルス幅変調部は、一方のスイッチと他方のスイッチの開閉を制御して電圧均等化を行うためのパルス幅変調処理を実行させる。
　判定部は、電池の平均電圧を求め、平均電圧と電池との電圧差を求め、電圧差が電圧計測部の許容誤差値により決まる第１の閾値より高いか否かを判定する。
　また、パルス幅変調部は、電圧差が、第１の閾値より高い場合に、電圧均等化を行うパルス幅変調処理を実行し、電圧差が、第１の閾値以下になると、パルス幅をデューティ５０％に変更してパルス幅変調処理を実行させる。
　実施の他の態様のひとつである電圧均等化装置は、組電池、インダクタ、スイッチ、電圧計測部、調整電圧算出部、目標電圧算出部、判定部、パルス幅変調部を有している。
　組電池は複数の電池が直列に接続される。インダクタは、電池の負極端子とその電池に隣接する電池の正極端子とに一方の端子が接続される。一方のスイッチは、電池の正極端子とインダクタの他方の端子との間に接続され、他方のスイッチは、電池に隣接する電池の負極端子とインダクタの他方の端子との間に接続される。
　電圧計測部は、電池それぞれの電圧を計測する。
　パルス幅変調部は、一方のスイッチと他方のスイッチの開閉を制御して電圧均等化を行うためのパルス幅変調処理を実行させる。
　調整電圧算出部は、パルス幅変調処理の開始前の電池の開始電圧と決められた時間経過後の電池の電圧との差である調整電圧を求める。
　目標電圧算出部は、電池と隣接する電池との平均電圧を求め、平均電圧と電池の調整電圧を用いて電池の目標電圧を求める。
　判定部は、電池の平均電圧を求め、平均電圧と電池との電圧差を求め、電圧差が電圧計測部の許容誤差値により決まる第１の閾値より高いか否かを判定する。
　また、パルス幅変調部は、電圧差が、第１の閾値より高い場合に、パルス幅変調処理を実行し、電池の電圧が目標電圧になると、パルス幅変調処理を停止し、停止したのちに、パルス幅をデューティ５０％に変更してパルス幅変調処理を実行させる。
　本実施の態様によれば、電池電圧を均等にする精度を向上させることができるという効果を奏する。
電圧均等化装置の一実施例を示す図である。 実施形態１における制御部の一実施例を示す図である。 １組の放電する電池と充電する電池の関係を示す図である。 実施形態１における電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。 実施形態１における電圧と電流の変化を示す図である。 実施形態２における制御部の一実施例を示す図である。 実施形態２における電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。 実施形態２における電圧と電流の変化を示す図である。 実施形態３の電圧均等化の一実施例を示す図である。 電池を２グループに分けたときの平均電圧の一実施例を示す図である。 実施形態３における電圧均等化の動作の一実施例を示すフロー図である。 実施形態３の動作を説明するための図である。 デューティ５０％のパルス幅変調処理への切り替える動作の一実施例を示すフロー図である。
　以下図面に基づいて、実施形態について詳細を説明する。
　実施形態１について説明する。
　図１は、電圧均等化装置の一実施例を示す図である。図１の電圧均等化装置は組電池と電圧均等化回路を有する。組電池は複数の電池３ａ～３ｄが直列に接続されている回路である。電圧均等化回路は、制御部１、記憶部２、電圧計測部４ａ～４ｄ、電流計測部５ａ～５ｃ、コイルＬ１～Ｌ３（インダクタ）、スイッチＳＷ１～ＳＷ６を有している。図１に示したアクティブ方式の電圧均等化回路では、スイッチＳＷ１～ＳＷ６を制御部１がＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御することにより、コイルＬ１～Ｌ３を用いて電池３ａ～３ｄの電圧を均等にする。
　電圧均等化装置の構成について説明する。
　図１の制御部１は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）、Programmable Logic Device（ＰＬＤ）など）を用いることが考えられる。制御部１は、例えば、後述する判定部２０１、パルス幅変調部２０２などを有している。
　記憶部２は、例えばRead Only Memory（ＲＯＭ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）などのメモリやハードディスクなどが考えられる。なお、記憶部２にはパラメータ値、変数値などのデータを記録してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。
　電池３ａ～３ｄは二次電池などを用いることが考えられる。二次電池として、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池などが考えられる。なお、本例では４つの電池を用いて説明しているが４つに限定されるものではない。
　電圧計測部４ａ～４ｄ、電池３ａ～３ｄ各々の電圧を計測する。例えば、電圧計などが考えられる。また、電圧計測部４ａ～４ｄが計測したデータは制御部１に出力される。
　電流計測部５ａ～５ｃは電流を計測する。例えば、電流計などが考えられる。また、電流計測部５ａ～５ｃが計測したデータは制御部１に出力される。
　なお、図１の例では電池３ａ～３ｄ各々に充放電時に流れる電流を、電流計測部５ａ～５ｃの計測した電流を用いて求めているが、電池３ａ～３ｄ各々に流れる電流の求め方は上記方法に限定されるものではない。例えば、電池３ａ～３ｄ各々の負極側に電流計をそれぞれ直列に接続して、電池３ａ～３ｄ各々に流れる電流を計測して求めてもよい。
　コイルＬ１～Ｌ３は、各組ごとの放電する電池から放電された電力がコイルＬ１～Ｌ３に蓄積され、その後コイルＬ１～Ｌ３に蓄積された電力を充電する電池に供給して充電するために用いる。
　スイッチＳＷ１～ＳＷ６は、電圧均等化処理を行うために用いられるスイッチである。スイッチＳＷ１～ＳＷ６は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やリレーを用いる。
　電圧均等化装置の接続について説明する。
　図１の電圧均等化装置は、電池３ａ～３ｄの両端には電圧計測部４ａ～４ｄがそれぞれ接続されている。
　電池３ａの負極端子と電池３ｂの正極端子と電流計測部５ａの一方の端子が接続され、電流計測部５ａの他方の端子はコイルＬ１の一方の端子に接続されている。コイルＬ１の他方の端子はスイッチＳＷ１、ＳＷ２の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ１の他方の端子は電池３ａの正極端子に接続される。スイッチＳＷ２の他方の端子は電池３ｂの負極端子に接続される。
　電池３ｂの負極端子と電池３ｃの正極端子と電流計測部５ｂの一方の端子が接続され、電流計測部５ｂの他方の端子はコイルＬ２の一方の端子に接続されている。コイルＬ２の他方の端子はスイッチＳＷ３、ＳＷ４の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ３の他方の端子は電池３ｂの正極端子に接続される。スイッチＳＷ４の他方の端子は電池３ｃの負極端子に接続される。
　電池３ｃの負極端子と電池３ｄの正極端子と電流計測部５ｃの一方の端子が接続され、電流計測部５ｃの他方の端子はコイルＬ３の一方の端子に接続されている。コイルＬ３の他方の端子はスイッチＳＷ５、ＳＷ６の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ５の他方の端子は電池３ｃの正極端子に接続される。スイッチＳＷ６の他方の端子は電池３ｄの負極端子に接続される。
　制御部について図２と図３を用いて説明する。
　図２は、制御部の一実施例を示す図である。図３は、１組の放電する電池と充電する電池の関係を示す図である。
　制御部１は、電圧計測部４ａ～４ｄの計測した電圧と、電流計測部５ａ～５ｃの計測した電流を取得する。
　図２の判定部２０１は、直列に接続されている第１の電池と第２の電池の電圧を取得する。電圧は、第１の電池と第２の電池の電圧を均等にするための後述するパルス幅変調処理（電圧均等化処理）を開始する前の電圧計測部が計測した値である。
　続いて、第１の電池の電圧と第２の電池の電圧の平均電圧を求め、平均電圧Ｖａｖｇと第１の電池の電圧との電圧差または平均電圧と第２の電池の電圧との電圧差を求める。その後、電圧差が電圧計測部の電圧計測における許容誤差値により決まる第１の閾値以上か否かを判定する。
　第１の閾値は、例えば、電圧計測部の許容誤差を用いて決めてもよいし、実験やシミュレーションにより電圧計測部の最大許容誤差を用いて決めてもよい。また、隣り合う電圧計測部それぞれの許容誤差を加算して第１の閾値としてもよい。例えば、電圧計測部４ａの許容誤差と電圧計測部４ｂの許容誤差を加算して用いてもよい。また、第１の閾値は記憶部２に記憶しておくことが考えられる。
　第１の電池の電圧が第２の電池の電圧より高い場合について、図３を用いて説明する。すなわち、電池３ａが放電をしてコイルＬ１を介して電流ＩＬを電池３ｂに供給して充電をする場合について説明する。
　判定部２０１は、パルス幅変調処理の開始前の電池３ａ（第１の電池）の電圧Ｖ０１と電池３ｂ（第２の電池）の電圧Ｖ０２を、それぞれの電圧計測部４ａ、４ｂから取得する。なお、電圧Ｖ０１、Ｖ０２には許容誤差が含まれている。
　続いて、判定部２０１は、電池３ａの電圧Ｖ０１と電池３ｂの電圧Ｖ０２の平均電圧Ｖａｖｇ＝（Ｖ０１＋Ｖ０２）／２を求める。続いて、平均電圧Ｖａｖｇと電圧Ｖ０１との電圧差Ｖ１＝｜Ｖ０１－Ｖａｖｇ｜または平均電圧Ｖａｖｇと電圧Ｖ０２との電圧差Ｖ２＝｜Ｖ０２－Ｖａｖｇ｜を求める。
　その後、判定部２０１は電圧差Ｖ１または電圧差Ｖ２が第１の閾値より高いか否かを判定し、判定結果をパルス幅変調部２０２に送信する。
　パルス幅変調部２０２は、電圧差Ｖ１または電圧差Ｖ２が第１の閾値より高い場合に、電圧均等化を行うパルス幅変調処理を実行する。また、電圧均等化を行うパルス幅変調処理中に、第１の電池の電圧Ｖｎ１と平均電圧Ｖａｖｇとの電圧差Ｖｓ１＝｜Ｖｎ１－Ｖａｖｇ｜と、第２の電池の電圧Ｖｎ２と平均電圧Ｖａｖｇとの電圧差Ｖｓ２＝｜Ｖａｖｇ－Ｖｎ２｜と、を求める。電圧差Ｖｓ１または電圧差Ｖｓ２が第１の閾値以下になると、パルス幅をデューティ５０％に変更し、デューティ５０％のパルス幅変調処理（電圧均等化処理）を実行する。なお、本例では最適値としてデューティ５０％にすることを提案しているが、実際には電圧均等化装置の回路や周辺環境を加味してデューティを５０％近傍に決めることが望ましい。
　ここで、パルス幅をデューティ５０％に変更する理由は、デューティ５０％にすることで第１の電池の電圧と第２の電池の電圧との電圧差に応じて流れる成り行きの電流が、第１の電池の電圧と第２の電池の電圧との電圧差を０Ｖにするためである。
　また、パルス幅変調部２０２はデューティ５０％に変更してパルス幅変調処理を決められた時間だけ実行するとパルス幅変調処理を停止させる。決められた時間は、例えば、実験やシミュレーションにより電圧差Ｖｓ１または電圧差Ｖｓ２が第１の閾値になってから略ゼロになるまでの時間を求めて、記憶部２に記憶してもよい。
　実施形態１の動作について説明する。
　図４は、実施形態１における電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。図５は、実施形態１における電圧と電流の変化を示す図である。電池３ａと電池３ｂの組について説明をする。図５の制御Ａは定電流で電圧均等化をした後に定電圧の制御に移行する制御で、定電圧の制御においては電圧計測部４ａ、４ｂの計測した電圧値に基づいて制御を行う。図５の制御Ｂは定電流で電圧均等化をした後にデューティ５０％のパルス幅変調処理に移行する制御で、電圧計測部４ａ、４ｂの計測した電圧値を参照しない制御を行う。
　ステップＳ４０１では、制御部１が各電池３ａ、３ｂの電圧Ｖ０１、Ｖ０２を電圧計測部４ａ、４ｂから取得する。図５の制御Ａと制御Ｂのパルス幅変調処理を開始する前である時間ｔ０から時間ｔ１より前の期間において電圧Ｖ０１、Ｖ０２を取得する。
　ステップＳ４０２では、制御部１が取得した電圧Ｖ０１、Ｖ０２の平均電圧（実施形態１の目標電圧）Ｖａｖｇを求める。
　ステップＳ４０３では、制御部１が平均電圧Ｖａｖｇと電圧Ｖ０１との電圧差Ｖ１または平均電圧Ｖａｖｇと電圧Ｖ０２との電圧差Ｖ２を求める。
　ステップＳ４０４では、制御部１が電圧差Ｖ１または電圧差Ｖ２が第１の閾値より高いか否かを判定し、第１の閾値より高い場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ４０５に移行し、第１の閾値以下の場合（Ｎｏ）にはステップＳ４０７に移行する。
　ステップＳ４０５では電圧差Ｖ１または電圧差Ｖ２が第１の閾値より高い場合に、制御部１が定電流で電圧均等化を行うパルス幅変調処理を開始する。図５の制御Ａと制御Ｂの時間ｔ１から定電流で電圧均等化を行うパルス幅変調処理を行う。図５の制御Ａと制御Ｂにおいて、５０１、５０５は電池３ａの電圧変化を示し、５０２、５０６は電池３ｂの電圧変化を示す。図５の制御Ａの５０４は電流ＩＬの電流変化を示し、図５の制御Ｂの５０７は電流ＩＬの電流変化を示している。
　ステップＳ４０６では、制御部１は現在の電池３ａの電圧Ｖｎ１と平均電圧Ｖａｖｇとの電圧差Ｖｓ１または現在の電池３ｂの電圧Ｖｎ２と平均電圧Ｖａｖｇとの電圧差Ｖｓ２が第１の閾値以下か否かを判定する。電圧差Ｖｓ１または電圧差Ｖｓ２が第１の閾値以下の場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ４０７に移行し、第１の閾値より高い場合（Ｎｏ）にはステップＳ４０６に移行する。
　ステップＳ４０７で制御部１はデューティ５０％でパルス幅変調処理を開始する。制御Ｂでは時間ｔ２以降にデューティ５０％でパルス幅変調処理を行うため、時間ｔ３において電池３ａと電池３ｂの電圧は均等になる。
　図５の制御Ｂではデューティ５０％でパルス幅変調処理を時間ｔ２以降で行うため、時間ｔ３で収束する。一方、図５の制御Ａではデューティ５０％でパルス幅変調処理を時間ｔ２以降に行わず電圧計測部４ａ、４ｂの計測結果に基づいているため、破線範囲５０３に示すように時間ｔ２以降になっても、求めた平均電圧Ｖａｖｇまたは実際の平均電圧（目標電圧）に収束せずに、電池３ａ、３ｂの電圧はばらついてしまう。
　ここで、ステップＳ４０２で求めた平均電圧Ｖａｖｇは電圧計測部４ａ、４ｂの許容誤差を含んでいるため、実際の平均電圧（目標電圧）とは異なるが、デューティ５０％でパルス幅変調処理を行うことで電圧Ｖｎ１、Ｖｎ２を目標電圧に近づけることができる。すなわち、高価な計測精度のよい電圧計測部を用いることなく、電池３ａと電池３ｂの電圧を精度よく均等にできる。一方、制御Ａでは電池３ａと電池３ｂの電圧を精度よく均等にするには計測精度のよい電圧計測部が必要になる。
　ステップＳ４０８では、制御部１がデューティ５０％でパルス幅変調処理を開始してから決められた時間を経過したか否かを判定し、決められた時間を経過した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ４０９に移行する。決められた時間を経過していない場合に（Ｎｏ）にはステップＳ４０８においてデューティ５０％でパルス幅変調処理を継続する。決められた時間は、図５の制御Ｂの時間ｔ２と時間ｔ３により表される期間である。
　ステップＳ４０９では、制御部１はデューティ５０％のパルス幅変調処理を終了する。
　なお、実施形態１では定電流で電圧均等化を行うためのパルス幅変調処理を実行させているが定電流に限定されるものではなく、例えば、定電圧などを用いてよい。
　実施形態１によれば、計測精度のよい高価な電圧計測部を用いなくても、電池電圧を均等にする精度を向上させることができるという効果を奏する。
　実施形態２について説明する。
　実施形態２の電圧均等化回路の制御部１は、電池３ａ～３ｄの電圧を均等にする時間を短縮する制御と、電池電圧を均等にする精度を向上させるパルス幅をデューティ５０％に固定してパルス幅変調処理を行う。
　図１の電池３ａ、３ｂの組、電池３ｂ、３ｃの組、電池３ｃ、３ｄの組について電圧均等化処理を行う際に、電圧計測部４ａ～４ｄで計測した電圧が均等になった時点で電圧均等化処理を停止させると、目標とする平均電圧Ｖａｖｇから実際の電池３ａ～３ｄの電圧はずれてしまう。すなわち、それぞれの組の電池の平均電圧Ｖａｖｇから、電池３ａ～３ｄ各々の内部抵抗と電池３ａ～３ｄ各々に流れる電流により決まる電圧だけ、電池３ａ～３ｄ各々の電圧が均等になった時点から時間の経過とともにずれてしまう。そして、この電圧のずれを調整するために、繰り返し電圧均等化処理を行うと、電池３ａ～３ｄの電圧が均等になるまでに時間がかかる。そこで、電池３ａ～３ｄの内部抵抗を推定し、推定した内部抵抗に応じて調整電圧を求め、各組における放電をする電池と充電をする電池の目標電圧を、調整電圧を用いて後述する式１、式２に示す目標電圧にする。そして、各組における放電をする電池の電圧と充電をする電池の電圧の大小関係が逆転したのち、目標電圧になるまで定電流で電圧均等化を行う。電圧均等化を停止したのち推定した内部抵抗の緩和を利用して電池の電圧を均等にする。このような定電流で電圧均等化をすることで電池３ａ～３ｄの電圧を均等にする時間を短縮できる。
　実施形態２の制御部１は、図６に示す調整電圧算出部６０１、目標電圧算出部６０２、判定部６０３、パルス幅変調部６０４などを有している。図６は、制御部の一実施例を示す図である。また、制御部１は定電流で電圧均等化をする際に電池３ａ～３ｄに一定の電流が供給されているかを監視する。
　制御部１の調整電圧算出部６０１は、定電流で電圧均等化を行うパルス幅変調処理の開始前の第１の電池の開始電圧と定電流で電圧均等化を行うパルス幅変調処理の開始後の決められた時間経過後の第１の電池の電圧との差である第１の調整電圧を求める。また、定電流で電圧均等化を行うパルス幅変調処理の開始前の第２の電池の開始電圧と定電流で電圧均等化を行うパルス幅変調処理の開始後の決められた時間経過後の第２の電池の電圧との差である第２の調整電圧を求める。
　電池３ａ（第１の電池）の開始電圧Ｖ０１が電池３ｂ（第２の電池）の開始電圧Ｖ０２より高い場合、パルス幅変調処理の開始前の電池３ａの開始電圧Ｖ０１と決められた時間経過後の電池３ａの電圧との差である調整電圧ΔＶ１を求める。パルス幅変調処理の開始前の電池３ｂの開始電圧Ｖ０２と決められた時間経過後の電池３ｂの電圧との差である調整電圧ΔＶ２（第２の調整電圧）を求める。
　制御部１の目標電圧算出部６０２は、第１の電池の電圧と第２の電池の電圧の平均から平均電圧を求め、平均電圧と第１の電池の調整電圧を用いて第１の電池の第１の目標電圧を求め、平均電圧と第２の電池の調整電圧を用いて第２の電池の第２の目標電圧を求める。
　放電する電池３ａと充電する電池３ｂの組の場合、電池３ａの電圧と電池３ｂの電圧の平均から平均電圧Ｖａｖｇを求める。そして、平均電圧Ｖａｖｇと電池３ａの調整電圧ΔＶ１を用いて電池３ａの目標電圧Ｖｔ１を求め、平均電圧Ｖａｖｇと電池３ｂの調整電圧ΔＶ２を用いて電池３ｂの目標電圧Ｖｔ２を求める。
　放電をする電池の目標電圧Ｖｔ１と充電をする電池の目標電圧Ｖｔ２は式１、２により求める。
　　　目標電圧Ｖｔ１＝平均電圧Ｖａｖｇ－調整電圧ΔＶ１　　　式１
　　　目標電圧Ｖｔ２＝平均電圧Ｖａｖｇ＋調整電圧ΔＶ２　　　式２
　　　　Ｖｔ１　：放電をする電池の目標電圧
　　　　Ｖｔ２　：充電をする電池の目標電圧
　　　　Ｖａｖｇ：組ごとの電池の平均電圧
　　　　ΔＶ１　：内部抵抗に応じて決まる電圧
　　　　ΔＶ２　：内部抵抗に応じて決まる電圧
　制御部１の判定部６０３は、直列に接続されている第１の電池と第２の電池の電圧を取得する。続いて、第１の電池の電圧と第２の電池の電圧の平均電圧を求め、平均電圧と第１の電池の電圧との電圧差または平均電圧と第２の電池の電圧との電圧差を求める。
　その後、電圧差が電圧計測部の電圧計測における許容誤差値により決まる第１の閾値以上か否かを判定する。第１の閾値は、例えば、電圧計測部の許容誤差を用いて決めてもよいし、実験やシミュレーションにより電圧計測部の最大許容誤差を求めて用いて決めてもよい。また、隣り合う電圧計測部それぞれの許容誤差を加算して第１の閾値としてもよい。例えば、電圧計測部４ａの許容誤差と電圧計測部４ｂの許容誤差を加算して用いてもよい。また、第１の閾値は記憶部２に記憶しておくことが考えられる。
　第１の電池の電圧が第２の電池の電圧より高い場合について、図３を用いて説明する。すなわち、電池３ａが放電をしてコイルＬ１を介して電流ＩＬを電池３ｂに供給して充電をする場合について説明する。
　判定部６０３は、パルス幅変調処理の開始前の電池３ａ（第１の電池）の開始電圧Ｖ０１と電池３ｂ（第２の電池）の開始電圧Ｖ０２をそれぞれの電圧計測部４ａ、４ｂから取得する。なお、開始電圧Ｖ０１、Ｖ０２には許容誤差が含まれている。
　続いて、判定部６０３は、電池３ａの開始電圧Ｖ０１と電池３ｂの開始電圧Ｖ０２の平均電圧Ｖａｖｇ＝（Ｖ０１＋Ｖ０２）／２を求める。続いて、平均電圧Ｖａｖｇと開始電圧Ｖ０１との電圧差Ｖ１＝｜Ｖ０１－Ｖａｖｇ｜または平均電圧Ｖａｖｇと開始電圧Ｖ０２との電圧差Ｖ２＝｜Ｖ０２－Ｖａｖｇ｜を求める。
　その後、判定部６０３は電圧差Ｖ１または電圧差Ｖ２が第１の閾値より高いか否かを判定し、判定結果をパルス幅変調部６０４に送信する。
　パルス幅変調部６０４は、電圧差Ｖ１または電圧差Ｖ２が第１の閾値より高い場合に、定電流で電圧均等化を行うパルス幅変調処理（電圧均等化処理）を実行する。続いて、制御部１のパルス幅変調部６０４は、第１の電池の電圧が第１の目標電圧になるか、または第２の電池の電圧が第２の目標電圧になると、パルス幅変調処理を停止する。
　また、停止したのちに分極が解消していく際に、現在の電池３ａの電圧Ｖｎ１と平均電圧との電圧差Ｖｓ１または現在の電池３ｂの電圧Ｖｎ２と平均電圧との電圧差Ｖｓ２が第１の閾値以下になるとパルス幅をデューティ５０％に変更し、デューティ５０％のパルス幅変調処理を実行する。
　また、停止したのちに分極が解消するのを待ち、分極が解消されるとパルス幅をデューティ５０％に変更し、デューティ５０％のパルス幅変調処理を実行してもよい。
　なお、本例では最適値としてデューティ５０％にすることを提案しているが、実際には電圧均等化装置の回路や周辺環境を加味してデューティを５０％近傍に決めることが望ましい。
　また、パルス幅変調部６０４はデューティ５０％に変更してパルス幅変調処理を決められた時間だけ実行するとパルス幅変調処理を停止させる。決められた時間は、例えば、実験やシミュレーションにより電圧差Ｖｓ１または電圧差Ｖｓ２が第１の閾値になってから略ゼロになるまでの時間を求めて、記憶部２に記憶してもよい。
　実施形態２の動作について説明する。
　図７は、実施形態２における電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。図８は、実施形態２における電圧と電流の変化を示す図である。図８の制御Ｃの８０６は電流ＩＬの電流変化を示し、図８の制御Ｄの８０７は電流ＩＬの電流変化を示している。
　電池３ａと電池３ｂの組について説明をする。実施形態１で説明したステップＳ４０１～Ｓ４０４と同じ処理を行う。ただし、実施形態２のステップＳ４０４では電圧差Ｖ１または電圧差Ｖ２が第１の閾値より高いか否かを判定し、第１の閾値より高い場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ７０１に移行する。電圧差Ｖ１または電圧差Ｖ２が第１の閾値以下の場合（Ｎｏ）にはステップＳ７０６に移行する。
　ステップＳ７０１では制御部１が定電流で電圧均等化を行うパルス幅変調処理を開始する。図８の制御Ｃ、Ｄの図の時間ｔ１においてパルス幅変調処理を開始する。ステップＳ７０２で決められた時間を経過した後、制御部１が調整電圧ΔＶ１、ΔＶ２を求める。
　ステップＳ７０３では、電池３ａの現在の計測した電圧Ｖｎ１が目標電圧Ｖｔ１（＝平均電圧Ｖａｖｇ－調整電圧ΔＶ１）になったか、または電池３ｂの現在の計測した電圧Ｖｎ２が目標電圧Ｖｔ２（＝平均電圧Ｖａｖｇ＋調整電圧ΔＶ２）になったか、制御部１が判定をする。電圧Ｖｎ１が目標電圧Ｖｔ１になるかまたは電圧Ｖｎ２が目標電圧Ｖｔ２になる場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ７０４に移行する。電圧Ｖｎ１が目標電圧Ｖｔ１にならず、かつ電圧Ｖｎ２が目標電圧Ｖｔ２にならない場合（Ｎｏ）にはステップＳ７０３では定電流で電圧均等化を行うパルス幅変調処理を継続する。図８の制御Ｃ、Ｄの図の時間t１からパルス幅変調処理を開始する。
　ステップＳ７０４では、制御部１がパルス幅変調処理を終了し、ステップＳ７０５では制御部１が分極解消を待つ。図８の制御Ｃ、Ｄの図の時間ｔ３でパルス幅変調処理を終了し、図８の制御Ｄの図の時間ｔ４まで分極解消を待つ。次にステップＳ７０６に移行する。
　分極解消を待つとは、停止したのちに分極が解消していく際に、現在の電池３ａの電圧Ｖｎ１と平均電圧との電圧差Ｖｓ１または現在の電池３ｂの電圧Ｖｎ２と平均電圧との電圧差Ｖｓ２が第１の閾値以下になるとパルス幅をデューティ５０％に変更し、デューティ５０％のパルス幅変調処理を実行する。
　また、停止したのちに分極が解消するのを待ち、分極が解消されるとパルス幅をデューティ５０％に変更し、デューティ５０％のパルス幅変調処理を実行してもよい。
　図８の制御Ｃでは、図の８０３に示すように時間ｔ４以降になっても、平均電圧Ｖａｖｇまたは実際の平均電圧（目標電圧）に収束せずに、電池３ａ、３ｂの電圧はばらついてしまう。
　ステップＳ７０６で制御部１はデューティ５０％でパルス幅変調処理を開始する。制御Ｄの図では時間ｔ４以降にデューティ５０％でパルス幅変調処理を行うため、時間ｔ５において電池３ａと電池３ｂの電圧は均等になる。ここで、ステップＳ４０２で求めた平均電圧Ｖａｖｇは電圧計測部４ａ、４ｂの許容誤差を含んでいるため、実際の平均電圧（目標電圧）とは異なるが、デューティ５０％でパルス幅変調処理を行うことで電圧Ｖｎ１、Ｖｎ２を目標電圧に近づけることができる。すなわち、計測精度のよい高価な電圧計測部を用いることなく、電池３ａと電池３ｂの電圧を精度よく均等にできる。一方、制御Ｃでは電池３ａと電池３ｂの電圧を精度よく均等にするには計測精度のよい電圧計測部が必要になる。
　ステップＳ７０７では、制御部１がデューティ５０％でパルス幅変調処理を開始してから決められた時間を経過したか否かを判定し、決められた時間を経過した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ７０８に移行する。決められた時間を経過していない場合に（Ｎｏ）にはステップＳ７０７においてデューティ５０％でパルス幅変調処理を継続する。決められた時間は、図８の制御Ｄの図の時間ｔ４と時間ｔ５により表される期間である。
　ステップＳ７０８では、制御部１はデューティ５０％のパルス幅変調処理を終了する。
　なお、実施形態２では定電流で電圧均等化を行うためのパルス幅変調処理を実行させているが定電流に限定されるものではない。
　実施形態２によれば、計測精度のよい高価な電圧計測部を用いなくても、電池電圧を均等にする精度を向上させることができるという効果を奏する。
　また、実施形態２によれば電池の電圧を均等にする時間を短縮でき、さらに電池電圧を均等にする精度を向上させることができるという効果を奏する。
　また、本発明は、実施形態１、２に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
　実施形態３について説明する。
　３個以上の電池が直列接続された組電池に対して、従来のスイッチングコンバータによる電圧均等化処理（定電流充電でのパルス幅変調処理）は、隣接する２つの電池同士で電圧を比較し、その比較結果により電荷移動の方向を決定し、決定した方向に電荷を移動するようにスイッチングコンバータを制御している。そのため、周辺の電池の電圧変動の影響を受け、隣接する電池とで電圧の高低が反転を繰り返したり、電荷の無駄な往復移動を繰り返したりするなど、全体として効率良く電荷移動が行われず、電圧均等化処理に多くの時間を要する。
　実施形態３では、電圧均等化処理の動作効率を向上させ、電圧均等化処理に要する時間の短縮化を図ることができる電圧均等化装置および電圧均等化方法を提供するとともに、実施形態１、２の技術を、その電圧均等化装置および電圧均等化方法に適用する。
　実施形態３によれば、電圧均等化処理のための電荷の移動方向が、周辺の電池の電圧変動に影響されることなく、一意に決定されるため、隣接する電池で電荷の無駄な往復移動を繰り返すことがなく、電荷の移動量を最少に抑え、効率良く電圧均等化処理を行うことができる。さらに、電池電圧の均等化効率の向上および電圧均等化処理に要する時間の短縮化が可能になる。
　また、実施形態１、２で説明したデューティ５０％のパルス幅変調処理を適用することで、計測精度のよい高価な電圧計測部を用いなくても、電池電圧を均等にする精度を向上させることができる。
　また、実施形態２で説明した各電池の平均電圧と調整電圧により決まる目標電圧になるまでパルス幅変調処理を行うことと、実施形態１、２で説明したデューティ５０％のパルス幅変調処理と、を用いて、さらに電池の電圧を均等にする時間を短縮でき、電池電圧を均等にする精度を向上させることができる。
　以下の実施形態３では、５個の直列接続の電池に対する電圧均等化処理の動作例について説明するが、これに限定されるものではなく、少なくとも３個以上の直列に接続された電池に対する電圧均等化処理に適用が可能である。
　実施形態３の構成について説明をする。
　図９は、実施形態３における電圧均等化装置の一実施例を示す図である。図９の電圧均等化装置は、スイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４、ＳＣ４５と制御部１を備える。制御部１は、平均電圧算出部９０１、比較部９０２、パルス幅変調部９０３および判定部９０４を備える。
　スイッチングコンバータＳＣ１２は、スイッチＳＷ１２、ＳＷ２１、ダイオードＤ２１、Ｄ１２およびコイルＬ１２を有し、コイルＬ１２を介して電池Ｃｅ１、Ｃｅ２の電荷移動を行う。スイッチングコンバータＳＣ２３は、スイッチＳＷ２３、ＳＷ３２、ダイオードＤ３２、Ｄ２３およびコイルＬ２３を有し、コイルＬ２３を介して電池Ｃｅ２、Ｃｅ３の電荷移動を行う。スイッチングコンバータＳＣ３４は、スイッチＳＷ３４、ＳＷ４３、ダイオードＤ４３、Ｄ３４およびコイルＬ３４を有し、コイルＬ３４を介して電池Ｃｅ３、Ｃｅ４の電荷移動を行う。スイッチングコンバータＳＣ４５は、スイッチＳＷ４５、ＳＷ５４、ダイオードＤ５４、Ｄ４５およびコイルＬ４５を有し、コイルＬ４５を介して電池Ｃｅ４、Ｃｅ５の電荷移動を行う。
　平均電圧算出部９０１、比較部９０２およびパルス幅変調部９０３は、スイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４、ＳＣ４５のコイル（インダクタ）Ｌ１２、Ｌ２３、Ｌ３４、Ｌ４５を境にして、全電池を２つのグループに分け、２つのグループの平均電圧を比較して電荷の移動方向を決定し、該移動方向に電荷を移動させる制御に用いられる。
　平均電圧算出部９０１は、各電池Ｃｅ１、Ｃｅ２、Ｃｅ３、Ｃｅ４、Ｃｅ５の電圧計測部（図示省略）から各電池Ｃｅ１、Ｃｅ２、Ｃｅ３、Ｃｅ４、Ｃｅ５の電池電圧を入力する。平均電圧算出部９０１は、直列接続された少なくとも３個の電池を、該直列接続の列順を維持したまま、順次、２つのグループに分け、各グループ内の電池の平均電圧を算出する。平均電圧の算出については後述する図１０のＡ～Ｄを用いて説明する。ただし、グループ分けは予め記憶部に記憶しておいてもよい。
　比較部９０２は、平均電圧算出部９０１で計算した２つのグループの平均電圧を比較する。
　パルス幅変調部９０３は、比較部９０２の比較結果を基に、平均電圧の高いグループの境界に位置する電池から、平均電圧の低いグループの境界に位置する隣接する電池へ、電荷を移動させるよう、スイッチのオン／オフ制御を行う。例えば、スイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４、ＳＣ４５それぞれに対して、電荷の移動方向と移動量に基づいてパルス幅を決定し、電流スイッチのオン／オフ制御をする。
　また、パルス幅変調部９０３はデューティ５０％のパルス幅変調処理を実行する。
　判定部９０４は、電荷移動を終了して停止しているスイッチングコンバータを検出し、停止している２つのスイッチングコンバータがある場合で、且つ停止している２つのスイッチングコンバータが共通して制御している電池があると判定された場合に、対象のスイッチングコンバータにデューティ５０％のパルス幅変調処理をさせる指示を、パルス幅変調部９０３に出力する。対象のスイッチングコンバータは、例えば、図９のスイッチングコンバータＳＣ２３がパルス幅変調処理中で、スイッチングコンバータＳＣ３４、ＳＣ４５が停止している場合、電池Ｃｅ４と電池Ｃｅ４に接続される電池Ｃｅ５の間では電荷の移動がされていないので、スイッチングコンバータＳＣ４５を対象とする。なお、電池Ｃｅ３はスイッチングコンバータＳＣ２３により電荷の移動がされているので、スイッチングコンバータＳＣ３４は対象のスイッチングコンバータにはならない。
　電池のグループに分けと、グループの平均電圧について説明をする。
　図１０は、電池を２グループに分けたときの平均電圧の一実施例を示す図である。グループ分けは、直列接続された５個の電池Ｃｅ１～Ｃｅ５を、該直列接続の列順を維持したまま、順々に、２つのグループに分けたことを示している。また、各グループ内の電池の平均電圧を示している。
　図１０では、電池全体の平均電圧Ｖａｖｇを基準電圧とし、電池Ｃｅ１は平均電圧Ｖａｖｇに対して－１Ｖ、電池Ｃｅ２は平均電圧Ｖａｖｇに対して－２Ｖ、電池Ｃｅ３は平均電圧Ｖａｖｇに対して＋１Ｖ、電池Ｃｅ４は平均電圧Ｖａｖｇに対して＋３Ｖ、電池Ｃｅ５は平均電圧Ｖａｖｇに対して－１Ｖであったとする。
　図１０のＡは、電池Ｃｅ１のみのグループと、電池Ｃｅ２～Ｃｅ５のグループとに分けたとき、電池Ｃｅ１のみのグループの平均電圧Ｖａｖｇ－１Ｖ、電池Ｃｅ２～Ｃｅ５のグループの平均電圧Ｖａｖｇ＋０．２５Ｖと計算された例を示している。この場合、グループの境界は電池Ｃｅ１と電池Ｃｅ２との間で、電池Ｃｅ１と電池Ｃｅ２はグループの境界に位置する隣接する電池である。
　図１０のＢは、電池Ｃｅ１～Ｃｅ２のグループと、電池Ｃｅ３～Ｃｅ５のグループとに分けたとき、電池Ｃｅ１～Ｃｅ２のグループの平均電圧Ｖａｖｇ－１．５Ｖ、電池Ｃｅ３～Ｃｅ５のグループの平均電圧Ｖａｖｇ＋１Ｖと計算された例を示している。この場合、グループの境界は電池Ｃｅ２と電池Ｃｅ３との間で、電池Ｃｅ２と電池Ｃｅ３はグループの境界に位置する隣接する電池でもある。
　図１０のＣは、電池Ｃｅ１～Ｃｅ３のグループと、電池Ｃｅ４～Ｃｅ５のグループとに分けたとき、電池Ｃｅ１～Ｃｅ３のグループの平均電圧Ｖａｖｇ－０．６７Ｖ、電池Ｃｅ４～Ｃｅ５のグループの平均電圧Ｖａｖｇ＋１Ｖと計算された例を示している。この場合、グループの境界は電池Ｃｅ３と電池Ｃｅ４との間で、電池Ｃｅ３と電池Ｃｅ４はグループの境界に位置する隣接する電池でもある。
　図１０のＤは、電池Ｃｅ１～Ｃｅ４のグループと、電池Ｃｅ５のみのグループとに分けたとき、電池Ｃｅ１～Ｃｅ４のグループの平均電圧Ｖａｖｇ＋０．２５Ｖ、電池Ｃｅ５のみのグループの平均電圧Ｖａｖｇ－１Ｖと計算された例を示している。この場合、グループの境界は電池Ｃｅ４と電池Ｃｅ５との間で、電池Ｃｅ４と電池Ｃｅ５はグループの境界に位置する隣接する電池でもある。
　電荷移動の処理について説明する。
　電池Ｃｅ１と電池Ｃｅ２との間には、スイッチングコンバータＳＣ１２が介在し、電池Ｃｅ２と電池Ｃｅ３との間には、スイッチングコンバータＳＣ２３が介在し、電池Ｃｅ３と電池Ｃｅ４との間には、スイッチングコンバータＳＣ３４が介在し、電池Ｃｅ４と電池Ｃｅ５との間には、スイッチングコンバータＳＣ４５が介在する。
　一例としてスイッチングコンバータＳＣ２３に注目すると、図１０のＢに示すように、電池Ｃｅ１と電池Ｃｅ２の平均電圧－１．５Ｖと、電池Ｃｅ３～Ｃｅ５の平均電圧＋１Ｖとを比較し、平均電圧の低い方のグループの電池Ｃｅ２（平均電圧の低いグループの境界に位置する隣接する電池）へ、平均電圧の高い方のグループの電池Ｃｅ３(平均電圧の高いグループの境界に位置する電池)から電流をスイッチングコンバータＳＣ２３により流す。
　スイッチングコンバータＳＣ２３による電流の流出／流入は、電池Ｃｅ１と電池Ｃｅ２の平均電圧が電池Ｃｅ３～Ｃｅ５の平均電圧と等しくなったとき又はそれを超えたときに停止する。
　同様に、その他のスイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ３４、ＳＣ４５についても、両側のグループの電池の平均電圧を基に電荷の移動方向を決定する。各スイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４、ＳＣ４５は、同時に又は並行して各スイッチを駆動する構成とすることができる。
　このとき、各スイッチングコンバータの動作は、他のスイッチングコンバータの動作による影響を受けない。例えば、スイッチングコンバータＳＣ２３に着目すると、スイッチングコンバータＳＣ２３の動作は、電池Ｃｅ２と電池Ｃｅ３との間だけの電荷移動であり、この電荷移動によって、他のグループ分けによるグループの平均電圧は変化しないからである。
　すなわち、電池Ｃｅ２と電池Ｃｅ３との間の電荷移動だけでは、図１０のＡのグループ分けによる電池Ｃｅ２～Ｃｅ５のグループでは、同一グループ内の電池間での電荷移動となるため、電池Ｃｅ２～Ｃｅ５のグループの平均電圧に変化は生じない。同様に、図１０のＣのグループ分けによる電池Ｃｅ１～Ｃｅ３のグループでも、同一グループ内の電池間での電荷移動となるため、電池Ｃｅ１～Ｃｅ３のグループの平均電圧に変化は生じない。また、図１０のＤのグループ分けによる電池Ｃｅ１～Ｃｅ４のグループでも、同一グループ内の電池間での電荷移動となるため、電池Ｃｅ１～Ｃｅ４のグループの平均電圧に変化は生じない。
　また、他のスイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ３４、ＳＣ４５による電荷移動も、スイッチングコンバータＳＣ２３の動作に影響を与えない。すなわち、スイッチングコンバータＳＣ１２による電荷移動は、電池Ｃｅ１と電池Ｃｅ２との間だけの電荷移動であり、スイッチングコンバータＳＣ３４による電荷移動は、電池Ｃｅ３と電池Ｃｅ４との間だけの電荷移動であり、スイッチングコンバータＳＣ４５による電荷移動は、電池Ｃｅ４と電池Ｃｅ５との間だけの電荷移動であるため、電池Ｃｅ１と電池Ｃｅ２のグループと、電池Ｃｅ３～電池Ｃｅ５のグループの各平均電圧に影響を与えない。
　従って、スイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４、ＳＣ４５を、独立に駆動することができ、制御部１は、各スイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４、ＳＣ４５を同時に又は並行して駆動することにより、電池バランスの動作時間を短縮することが可能となる。
　なお、図１０のＡ～Ｄに示したように２つのグループの境界に位置する隣接する２つの電池と、２つの電池に対応するスイッチングコンバータと、を関連付けて予め記憶部に記憶しておく。例えば図１０のＡの場合、電池Ｃｅ１のグループと電池Ｃｅ２～５のグループの境界に位置する隣接する２つの電池Ｃｅ１と電池Ｃｅ２とスイッチングコンバータＳＣ１２とを関連付けて予め記憶部に記憶しておく。
　実施形態３の動作について説明する。
　図１１は、実施形態３における電圧均等化の動作の一実施例を示すフロー図である。図１１は、直列接続された電池のｍ番目とｍ＋１番目の列順の隣接電池に対する電荷移動の動作例を示している。なお、電池の全個数はｎ個であるとする。なお、図１１の例は図９のスイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４、ＳＣ４５それぞれを同時に又は並行して動作させることが可能な制御部の動作を示している。例えば、スイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４、ＳＣ４５それぞれに対して４つのＣＰＵを用意して同時に又は並行して動作させてもよい。また、スイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４、ＳＣ４５に対してマルチコアＣＰＵまたはプログラマブルなデバイスなどを用意して同時に又は並行して動作させてもよい。
　ステップＳ１１０１では、制御部１が第１番目から第ｍ番目までの電池のグループの平均電圧Ａｖｍと、ｍ＋１番目からｎ番目までの電池のグループの平均電圧Ａｖｍ＋１とを算出する。
　ステップＳ１１０２では、制御部１がＡｖｍとＡｖｍ＋１との大小比較をし、Ａｖｍ＞Ａｖｍ＋１の場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１１０３に移行し、Ａｖｍ＜Ａｖｍ＋１の場合（Ｎｏ）にはステップＳ１１０６に移行する。なお、Ａｖｍ＝Ａｖｍ＋１の場合には、電荷の移動をしない。
　ステップＳ１１０３では、比較の結果、ＡｖｍがＡｖｍ＋１より大きい場合、ｍ番目の電池からｍ＋１番目の電池へ電荷を移動させるよう、制御部１がスイッチのオン／オフ制御を行う。
　ステップＳ１１０４では、制御部１が電荷移動後のＡｖｍとＡｖｍ＋１とを算出する。
　ステップＳ１１０５では、制御部１がＡｖｍとＡｖｍ＋１との大小比較をし、Ａｖｍ＞Ａｖｍ＋１の場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１１０３に移行し、Ａｖｍ≦Ａｖｍ＋１の場合（Ｎｏ）には処理を終了する。
　ステップＳ１１０６では、比較の結果、ＡｖｍがＡｖｍ＋１より小さい場合、ｍ＋１番目の電池からｍ番目の電池へ電荷を移動させるよう、制御部１がスイッチのオン／オフ制御を行う。
　ステップＳ１１０７では、制御部１が電荷移動後のＡｖｍとＡｖｍ＋１とを算出する。
　ステップＳ１１０８では、制御部１がＡｖｍとＡｖｍ＋１との大小比較をし、Ａｖｍ＜Ａｖｍ＋１の場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１１０６に移行し、Ａｖｍ≧Ａｖｍ＋１の場合（Ｎｏ）には処理を終了する。
　図１２は、目標電圧になるまで電荷移動をする場合の動作を説明するための図である。
　図１０のＡの電池Ｃｅ１のみのグループと電池Ｃｅ２～Ｃｅ５のグループの場合、電池Ｃｅ１のみのグループの平均電圧Ｖａｖｇ－１Ｖ（Ａｖｍ）は電池Ｃｅ２～Ｃｅ５のグループの平均電圧Ｖａｖｇ＋０．２５Ｖ（Ａｖｍ＋１）より小さいので、ステップＳ１１０６に移行する。そうすると、グループの境界は電池Ｃｅ１と電池Ｃｅ２との間であるから、電池Ｃｅ２から隣接する電池Ｃｅ１へ電荷の移動をさせる制御を制御部１がスイッチングコンバータＳＣ１２に開始させる。
　図１０のＢの電池Ｃｅ１～Ｃｅ２のグループと、電池Ｃｅ３～Ｃｅ５のグループの場合、電池Ｃｅ１～Ｃｅ２のグループの平均電圧Ｖａｖｇ－１．５Ｖ（Ａｖｍ）は電池Ｃｅ３～Ｃｅ５のグループの平均電圧Ｖａｖｇ＋１Ｖ（Ａｖｍ＋１）より小さいので、ステップＳ１１０６に移行する。そうすると、グループの境界は電池Ｃｅ２と電池Ｃｅ３との間であるから、電池Ｃｅ３から隣接する電池Ｃｅ２へ電荷の移動をさせる制御を制御部１がスイッチングコンバータＳＣ２３に開始させる。
　図１０のＣの電池Ｃｅ１～Ｃｅ３のグループと、電池Ｃｅ４～Ｃｅ５のグループの場合、電池Ｃｅ１～Ｃｅ３のグループの平均電圧Ｖａｖｇ－０．６７Ｖ（Ａｖｍ）は電池Ｃｅ４～Ｃｅ５のグループの平均電圧Ｖａｖｇ＋１Ｖ（Ａｖｍ＋１）より小さいので、ステップＳ１１０６に移行する。そうすると、グループの境界は電池Ｃｅ３と電池Ｃｅ４との間であるから、電池Ｃｅ４から隣接する電池Ｃｅ３へ電荷の移動をさせる制御を制御部１がスイッチングコンバータＳＣ３４に開始させる。
　図１０のＤの電池Ｃｅ１～Ｃｅ４のグループと、電池Ｃｅ５のみのグループの場合、電池Ｃｅ１～Ｃｅ４のグループの平均電圧Ｖａｖｇ＋０．２５Ｖ（Ａｖｍ）は電池Ｃｅ５のみのグループの平均電圧Ｖａｖｇ－１Ｖ（Ａｖｍ＋１）より小さいので、ステップＳ１１０３に移行する。そうすると、グループの境界は電池Ｃｅ４と電池Ｃｅ５との間であるから、電池Ｃｅ４から隣接する電池Ｃｅ５へ電荷の移動をさせる制御を制御部１がスイッチングコンバータＳＣ４５に開始させる。
　ステップＳ１１０３に移行した場合、ステップＳ１１０５の条件を満たしているか否かを判定する。ステップＳ１１０６に移行した場合、ステップＳ１１０８の条件を満たしているか否かを判定する。
　図１０のＡの電池Ｃｅ１のみのグループと電池Ｃｅ２～Ｃｅ５のグループの場合、図１２の時間ｔｉｍｅ１でステップＳ１１０８の条件を満たさないので、スイッチングコンバータＳＣ１２を停止させる。すなわち、電池Ｃｅ１のみのグループの平均電圧（Ａｖｍ）は電池Ｃｅ２～Ｃｅ５のグループの平均電圧（Ａｖｍ＋１）と等しくなるので、スイッチングコンバータＳＣ１２の電荷移動の制御を停止させる。
　図１０のＢの電池Ｃｅ１～Ｃｅ２のグループと、電池Ｃｅ３～Ｃｅ５のグループの場合、図１２の時間ｔｉｍｅ１でステップＳ１１０８の条件を満たすので、スイッチングコンバータＳＣ２３を停止させない。すなわち、電池Ｃｅ１～Ｃｅ２のグループの平均電圧Ｖａｖｇ－１．０Ｖ（Ａｖｍ）は電池Ｃｅ３～Ｃｅ５のグループの平均電圧Ｖａｖｇ＋１．０Ｖ（Ａｖｍ＋１）より小さいので、スイッチングコンバータＳＣ２３の電荷移動の制御を継続させる。
　図１０のＣの電池Ｃｅ１～Ｃｅ３のグループと、電池Ｃｅ４～Ｃｅ５のグループの場合、図１２の時間ｔｉｍｅ１でステップＳ１１０８の条件を満たすので、スイッチングコンバータＳＣ３４を停止させない。すなわち、電池Ｃｅ１～Ｃｅ３のグループの平均電圧Ｖａｖｇ－０．３３Ｖ（Ａｖｍ）は電池Ｃｅ４～Ｃｅ５のグループの平均電圧Ｖａｖｇ＋０．５Ｖ（Ａｖｍ＋１）より小さいので、スイッチングコンバータＳＣ３４の電荷移動の制御を継続させる。
　図１０のＤの電池Ｃｅ１～Ｃｅ４のグループと、電池Ｃｅ５のみのグループの場合、図１２の時間ｔｉｍｅ１でステップＳ１１０５の条件を満たさないので、スイッチングコンバータＳＣ４５を停止させる。すなわち、電池Ｃｅ１～Ｃｅ４のグループの平均電圧（Ａｖｍ）は電池Ｃｅ５のみのグループの平均電圧（Ａｖｍ＋１）と等しくなるので、スイッチングコンバータＳＣ４５の電荷移動の制御を停止させる。
　図１２の時間ｔｉｍｅ１までの期間において、電池Ｃｅ２の電圧に変化がないのは、一方で電池Ｃｅ２から電池Ｃｅ１に電荷移動させているが、他方で電池Ｃｅ３から電池Ｃｅ２に電荷移動がされているためである。同じように、電池Ｃｅ３の電圧に変化がないのは、一方で電池Ｃｅ３から電池Ｃｅ２に電荷移動させているが、他方で電池Ｃｅ４から電池Ｃｅ３に電荷移動がされているためである。
　図１２の時間ｔｉｍｅ１から時間ｔｉｍｅ２になるまでの期間について説明する。
　図１２の時間ｔｉｍｅ０から時間ｔｉｍｅ１の期間においてスイッチングコンバータＳＣ２３、ＳＣ３４が電荷移動の制御を継続している。
　図１０のＢの電池Ｃｅ１～Ｃｅ２のグループと、電池Ｃｅ３～Ｃｅ５のグループの場合、図１２の時間ｔｉｍｅ２でステップＳ１１０８の条件を満たすので、スイッチングコンバータＳＣ２３を停止させない。すなわち、電池Ｃｅ１～Ｃｅ２のグループの平均電圧Ｖａｖｇ－０．５Ｖ（Ａｖｍ）は電池Ｃｅ３～Ｃｅ５のグループの平均電圧Ｖａｖｇ＋０．３３Ｖ（Ａｖｍ＋１）より小さいので、スイッチングコンバータＳＣ２３の電荷移動の制御を継続させる。
　図１０のＣの電池Ｃｅ１～Ｃｅ３のグループと、電池Ｃｅ４～Ｃｅ５のグループの場合、図１２の時間ｔｉｍｅ２でステップＳ１１０８の条件を満たさないので、スイッチングコンバータＳＣ３４を停止させる。すなわち、電池Ｃｅ１～Ｃｅ３のグループの平均電圧（Ａｖｍ）は電池Ｃｅ４～Ｃｅ５のグループの平均電圧（Ａｖｍ＋１）と等しくなるので、スイッチングコンバータＳＣ３４の電荷移動の制御を停止させる。
　図１２の時間ｔｉｍｅ１から時間ｔｉｍｅ２になるまでの期間において、電池Ｃｅ３の電圧に変化がないのは、一方で電池Ｃｅ３から電池Ｃｅ２に電荷移動させているが、他方で電池Ｃｅ４から電池Ｃｅ３に電荷移動がされているためである。
　図１２の時間ｔｉｍｅ２から時間ｔｉｍｅ３になるまでの期間について説明する。
　図１２の時間ｔｉｍｅ１から時間ｔｉｍｅ２においてスイッチングコンバータＳＣ２３だけが電荷移動の制御を継続している。
　図１０のＢの電池Ｃｅ１～Ｃｅ２のグループと、電池Ｃｅ３～Ｃｅ５のグループの場合、図１２の時間ｔｉｍｅ３でステップＳ１１０８の条件を満たさいので、スイッチングコンバータＳＣ２３を停止させる。すなわち、電池Ｃｅ１～Ｃｅ２のグループの平均電圧（Ａｖｍ）は電池Ｃｅ３～Ｃｅ５のグループの平均電圧（Ａｖｍ＋１）と等しいので、スイッチングコンバータＳＣ２３の電荷移動の制御を停止させる。
　このように、制御することで、隣接する電池で電荷の無駄な往復移動を繰り返すことがなく、電荷の移動量を最少に抑え、効率良く電圧均等化処理を行うことができる。さらに、電池電圧の均等化効率の向上および電圧均等化処理に要する時間の短縮化が可能になる。
　デューティ５０％のパルス幅変調処理への切り替える場合について説明する。
　図１３は、デューティ５０％のパルス幅変調処理への切り替える動作の一実施例を示すフロー図である。ステップＳ１３０１では、制御部１が電荷移動を終了して停止しているスイッチングコンバータを検出する。電荷移動を終了して停止しているスイッチングコンバータを検出した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１３０２に移行し、検出しない場合（Ｎｏ）にはいずれかのスイッチングコンバータが停止するのを待つ。
　ステップＳ１３０２では、制御部１がステップＳ１３０１で検出したスイッチングコンバータとで共通の電池を有する停止しているスイッチングコンバータがあるかを検出する。ただし、既にデューティ５０％のパルス幅変調処理をしているスイッチングコンバータまたはデューティ５０％のパルス幅変調処理を終了したスイッチングコンバータは、ステップＳ１３０２の検出する対象から外す。共通の電池を有する停止しているスイッチングコンバータがある場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１３０３に移行する。共通の電池を有する停止しているスイッチングコンバータがない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１３０１に移行する。
　ステップＳ１３０３では、制御部１が対象となるスイッチングコンバータに、決められた時間デューティ５０％でパルス幅変調処理をさせる指示をする。
　ステップＳ１３０４では、制御部１がすべてのスイッチングコンバータが停止をしているか否かを検出し、すべてのスイッチングコンバータが停止している場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１３０５に移行する。停止していない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１３０１に移行する。
　ステップＳ１３０５では、制御部１が停止をした最後のスイッチングコンバータに、決められた時間デューティ５０％でパルス幅変調処理をさせる指示をする。
　このように、停止している２つのスイッチングコンバータがある場合で、且つ２つのスイッチングコンバータが共通して制御している電池があると判定された場合に、デューティ５０％のパルス幅変調処理をさせる指示を、パルス幅変調部９０３に出力する。
　図１２の例では、時間ｔｉｍｅ２以降からスイッチングコンバータＳＣ４５がデューティ５０％のパルス幅変調処理を決められた時間行う。また、時間ｔｉｍｅ３でスイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４がデューティ５０％のパルス幅変調処理を決められた時間行う。
　このように制御することで、計測精度のよい高価な電圧計測部を用いなくても、電池電圧を均等にする精度を向上させることができる。
　なお、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。
　例えば、実施形態３で、２つのグループの平均電圧を比較したが、一方のグループの平均電圧と全電池の平均電圧を比較しても良い。この場合、比較部９０２は、２つのグループのうちの一方のグループの平均電圧と全電池の平均電圧とを比較する。パルス幅変調部９０３は、比較部の比較結果を基に、一方のグループの平均電圧が全電池の平均電圧より高いときは、一方のグループの境界に位置する電池から、他方のグループの境界に位置する隣接電池へ電荷を移動させ、一方のグループの平均電圧が全セルの平均電圧より低いときは、一方のグループの境界に位置する電池へ、他方のグループの境界に位置する隣接電池から電荷を移動させるよう制御を行う。
　また、実施形態３でステップＳ１３０１～１３０３を省き、全てのスイッチングコンバータが停止してから（時間ｔｉｍｅ３）、全てのスイッチングコンバータにデューティ５０％のパルス幅変調処理をさせても良い。
 

Claims (9)

  1. 　複数の電池が直列に接続される組電池と、
    　前記電池の負極端子と前記電池に隣接する電池の正極端子とに一方の端子が接続されるインダクタと、
    　前記電池の正極端子と前記インダクタの他方の端子との間に接続される一方のスイッチと、
    　前記電池に隣接する電池の負極端子と前記インダクタの他方の端子との間に接続される他方のスイッチと、
    　前記電池それぞれの電圧を計測する電圧計測部と、
    　前記一方のスイッチと前記他方のスイッチを制御して電圧均等化を行うためのパルス幅変調処理を実行させるパルス幅変調部と、
    　前記電池の平均電圧を求め、前記平均電圧と前記電池との電圧差を求め、前記電圧差が電圧計測部の許容誤差値により決まる第１の閾値より高いか否かを判定する判定部と、
    　を備え、
    　前記パルス幅変調部は、
    　前記電圧差が、前記第１の閾値より高い場合に、電圧均等化を行うパルス幅変調処理を実行し、前記電圧差が、前記第１の閾値以下になると、パルス幅をデューティ５０％に変更してパルス幅変調処理を実行させる、
    　ことを特徴とする電圧均等化装置。
  2. 　前記パルス幅変調部は、定電流で電圧均等化を行うためのパルス幅変調処理を実行させることを特徴とする請求項１に記載の電圧均等化装置。
  3. 　決められた時間を経過するとパルス幅がデューティ５０％の前記パルス幅変調処理を停止させる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の電圧均等化装置。
  4. 　複数の電池が直列に接続される組電池と、
    　前記電池の負極端子と前記電池に隣接する電池の正極端子とに一方の端子が接続されるインダクタと、
    　前記電池の正極端子と前記インダクタの他方の端子との間に接続される一方のスイッチと、
    　前記電池に隣接する電池の負極端子と前記インダクタの他方の端子との間に接続される他方のスイッチと、
    　前記電池それぞれの電圧を計測する電圧計測部と、
    　前記一方のスイッチと前記他方のスイッチを制御して電圧均等化を行うためのパルス幅変調処理を実行させるパルス幅変調部と、
    　前記パルス幅変調処理の開始前の前記電池の開始電圧と決められた時間経過後の前記電池の電圧との差である調整電圧を求める調整電圧算出部と、
    　前記電池の平均電圧を求め、前記平均電圧と前記電池の調整電圧を用いて前記電池の目標電圧を求める目標電圧算出部と、
    　前記電池の平均電圧を求め、前記平均電圧と前記電池との電圧差を求め、前記電圧差が電圧計測部の許容誤差値により決まる第１の閾値より高いか否かを判定する判定部と、
    　を備え、
    　前記パルス幅変調部は、
    　前記電圧差が、前記第１の閾値より高い場合に、前記パルス幅変調処理を実行し、前記電池の電圧が前記目標電圧になると、前記パルス幅変調処理を停止し、停止したのちに、パルス幅をデューティ５０％に変更してパルス幅変調処理を実行させる、
    　ことを特徴とする電圧均等化装置。
  5. 　決められた時間を経過するとパルス幅がデューティ５０％の前記パルス幅変調処理を停止させる、ことを特徴とする請求項４に記載の電圧均等化装置。
  6. 　直列に接続される前記電池を、該直列接続の列順を維持したまま、２つのグループに分け、前記２つのグループそれぞれの平均電圧を算出する平均電圧算出部と、
    　前記２つのグループの平均電圧を比較する比較部と、
    　前記比較部の比較結果を基に、前記平均電圧の高いグループの境界に位置する電池から、前記平均電圧の低いグループの境界に位置する前記電池に隣接する電池へ、電荷を移動させるよう、前記一方のスイッチと前記他方のスイッチの制御を行うパルス幅変調部と、
    　を備える、
    　を特徴とする請求項１～５のいずれか１つに記載の電圧均等化装置。
  7. 　直列に接続される前記電池を、該直列接続の列順を維持したまま、２つのグループに分け、前記２つのグループそれぞれの平均電圧を算出する平均電圧算出部と、
    　前記２つのグループのうちの一方のグループの平均電圧と全電池の平均電圧とを比較する比較部と、
    　前記比較部の比較結果を基に、一方のグループの平均電圧が全電池の平均電圧より高いときは、該一方のグループの境界に位置する電池から、他方のグループの境界に位置する隣接電池へ電荷を移動させ、前記一方のグループの平均電圧が全セルの平均電圧より低いときは、該一方のグループの境界に位置する電池へ、前記他方のグループの境界に位置する隣接電池から電荷を移動させるよう、前記一方のスイッチと前記他方のスイッチの制御を行うパルス幅変調部と、
    　を備える、
    　ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１つに記載の電圧均等化装置。
  8. 　複数の電池が直列に接続される組電池と、前記電池の負極端子と前記電池に隣接する電池の正極端子とに一方の端子が接続されるインダクタと、前記電池の正極端子と前記インダクタの他方の端子との間に接続される一方のスイッチと、前記電池に隣接する電池の負極端子と前記インダクタの他方の端子との間に接続される他方のスイッチと、前記電池それぞれの電圧を計測する電圧計測部と、前記一方のスイッチと前記他方のスイッチを制御して電圧均等化を行うためのパルス幅変調処理を実行させる制御部と、を有する電圧均等化回路の電圧均等化方法であって、
    　制御部は、
    　前記電池の平均電圧を求め、前記平均電圧と前記電池との電圧差を求め、前記電圧差が電圧計測部の許容誤差値により決まる第１の閾値より高いか否かを判定し、
    　前記電圧差が、前記第１の閾値より高い場合に、電圧均等化を行うパルス幅変調処理を実行し、
    　前記電圧差が、前記第１の閾値以下になると、パルス幅をデューティ５０％に変更してパルス幅変調処理を実行させる、
    　ことを特徴とする電圧均等化方法。
  9. 　複数の電池が直列に接続される組電池と、前記電池の負極端子と前記電池に隣接する電池の正極端子とに一方の端子が接続されるインダクタと、前記電池の正極端子と前記インダクタの他方の端子との間に接続される一方のスイッチと、前記電池に隣接する電池の負極端子と前記インダクタの他方の端子との間に接続される他方のスイッチと、前記一方のスイッチと前記他方のスイッチを制御して電圧均等化を行うためのパルス幅変調処理を実行させる制御部と、を有する電圧均等化回路の電圧均等化方法であって、
    　制御部は、
    　前記電池の平均電圧を求め、前記平均電圧と前記電池との電圧差を求め、前記電圧差が電圧計測部の許容誤差値により決まる第１の閾値より高いか否かを判定し、
    　前記電圧差が、前記第１の閾値より高い場合に、前記パルス幅変調処理を実行し、
    　前記パルス幅変調処理の開始前の前記電池の開始電圧と決められた時間経過後の前記電池の電圧との差である調整電圧を求め、
    　前記電池の平均電圧を求め、前記平均電圧と前記電池の調整電圧を用いて前記電池の目標電圧を求め、
    前記電池の電圧が前記目標電圧になると、前記パルス幅変調処理を停止し、
    　停止したのちに、パルス幅をデューティ５０％に変更してパルス幅変調処理を実行させる、
    　ことを特徴とする電圧均等化方法。
     
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003158828A (ja) * 2001-11-20 2003-05-30 Japan Storage Battery Co Ltd 組電池用の電圧レベル均等化装置

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