WO2016013281A1 - 充電率平準化装置及び電源システム - Google Patents

充電率平準化装置及び電源システム Download PDF

Info

Publication number
WO2016013281A1
WO2016013281A1 PCT/JP2015/064187 JP2015064187W WO2016013281A1 WO 2016013281 A1 WO2016013281 A1 WO 2016013281A1 JP 2015064187 W JP2015064187 W JP 2015064187W WO 2016013281 A1 WO2016013281 A1 WO 2016013281A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
battery cell
voltage
charging
charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/064187
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
荘田　隆博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yazaki Corp filed Critical Yazaki Corp
Priority to CN201580035380.5A priority Critical patent/CN106663959A/zh
Publication of WO2016013281A1 publication Critical patent/WO2016013281A1/ja
Priority to US15/382,784 priority patent/US10658849B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • 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
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • 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
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342—The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • 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
    • H02J7/56—Active balancing, e.g. using capacitor-based, inductor-based or DC-DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02J7/80—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including monitoring or indicating arrangements
    • H02J7/82—Control of state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02J7/80—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including monitoring or indicating arrangements
    • H02J7/84—Control of state of health [SOH]
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a charge rate leveling device for leveling the charge rates of a plurality of battery cells included in an assembled battery, and a power supply system including the same.
  • a lithium ion battery or nickel is used as a power source for the electric motor.
  • a battery module including an assembled battery having a plurality of battery cells (unit cells) made of a secondary battery such as a hydrogen rechargeable battery is mounted.
  • a plurality of battery cells are connected in series so that a high voltage can be output.
  • deterioration of some battery cells may proceed faster than other battery cells due to individual differences, ambient temperature deviations, and the like.
  • capacitance current capacity
  • Patent Document 1 since energy is transferred through the inductor, the amount of energy that can be transferred at a time is small, and therefore, it is necessary to repeatedly perform the transfer operation, and to make the state of each battery cell uniform. There is a problem that the operation is complicated and takes time. In particular, when there is a battery cell whose capacity is greatly reduced due to a failure or the like, the above problem is remarkable.
  • an object of the present invention is to provide a charge rate leveling device capable of more quickly leveling the charge rates of a plurality of battery cells included in an assembled battery, and a power supply system including the charge rate leveling device. .
  • a charge rate leveling apparatus is a charge rate leveling device that leveles the charge rates of a plurality of battery cells included in an assembled battery.
  • a battery cell charging means connected to an auxiliary battery separate from the battery, and each of the plurality of battery cells is selectively used as the battery cell charging means so as to charge the battery cell with the power of the auxiliary battery.
  • One of the plurality of battery cells selected from the plurality of battery cells by controlling the connectable connection switching means for charging and the connection switching means for charging to reduce the difference in the charging rate of each of the plurality of battery cells.
  • Connection switching control means for connecting the battery cell to the battery cell charging means.
  • the auxiliary battery charging means connected to the auxiliary battery and each of the plurality of battery cells can be selectively connected to the auxiliary battery charging means so as to charge the auxiliary battery with the power of the battery cell.
  • a connection switching means for discharging, and the connection switching control means further controls the connection switching means for discharge to reduce the difference in charging rate between the plurality of battery cells.
  • One battery cell selected from among a plurality of battery cells may be connected to the auxiliary battery charging means.
  • the battery cell detecting means for detecting the highest voltage battery cell having the highest voltage between both electrodes of the plurality of battery cells and the lowest voltage battery cell having the lowest voltage, and the charging rate of the highest voltage battery cell And a charging rate detecting means for detecting a charging rate of the lowest voltage battery cell, wherein the connection switching control means has at least one of a charging rate of the highest voltage battery cell and a charging rate of the lowest voltage battery cell.
  • the discharge connection switching means is controlled to connect the highest voltage battery cell to the auxiliary battery charge means, and the charge The connection switching means may be controlled to connect the lowest voltage battery cell to the battery cell charging means.
  • the battery cell detection means includes one voltage detection means, and a voltage detection connection switching means capable of selectively connecting each of the plurality of battery cells to the voltage detection means, and the voltage detection
  • the connection switching means may be configured to also serve as the discharge connection switching means by selectively connecting each of the plurality of battery cells to the auxiliary battery charging means.
  • the battery cell detecting means for detecting the highest voltage battery cell having the highest voltage between both electrodes of the plurality of battery cells and the lowest voltage battery cell having the lowest voltage, and the charging rate of the highest voltage battery cell, and Charging rate detecting means for detecting the charging rate of the lowest voltage battery cell, and the connection switching control means is configured such that the difference value between the charging rate of the highest voltage battery cell and the charging rate of the lowest voltage battery cell is When the difference upper limit value is exceeded, the charging connection switching means may be controlled to connect the lowest voltage battery cell to the battery cell charging means.
  • a power supply system includes an assembled battery and a charge rate leveling device for leveling the charge rates of a plurality of battery cells included in the assembled battery.
  • the charge rate leveling device is configured by any one of the charge rate leveling devices described above.
  • the battery cell charging means connected to the auxiliary battery separate from the assembled battery, and the battery cell is charged by the power of the auxiliary battery,
  • a charging connection switching means capable of selectively connecting each of the plurality of battery cells of the assembled battery to the battery cell charging means, and a charging connection switching means for controlling the charging rate difference between the plurality of battery cells.
  • Connection switching control means for connecting one battery cell selected from the plurality of battery cells to the battery cell charging means so as to reduce the battery cell, for example, the charging rate is relatively small
  • the battery cell can be charged with the power of the auxiliary battery capable of storing a relatively large charge, that is, the difference in the charging rates of the plurality of battery cells is reduced.
  • Transfer charge to It can be. Therefore, since it is possible to transfer a large charge to the battery cell by a single transfer operation, the charge transfer operation can be reduced, and the charge rate of each of the plurality of battery cells included in the assembled battery can be leveled more quickly. .
  • Auxiliary battery charging means connected to the auxiliary battery, and a discharge connection switching means capable of selectively connecting each of the plurality of battery cells to the auxiliary battery charging means so as to charge the auxiliary battery with the power of the battery cell
  • the connection switching control means further controls the discharge connection switching means to select one of the plurality of battery cells so that a difference in charging rate between the plurality of battery cells is reduced.
  • Battery cell detecting means for detecting the highest voltage battery cell having the highest voltage between both electrodes and the lowest voltage battery cell having the lowest voltage between both electrodes of the plurality of battery cells, and the charging rate and lowest of the highest voltage battery cell Charging rate detecting means for detecting a charging rate of the voltage battery cell
  • the connection switching control means is configured such that at least one of the charging rate of the highest voltage battery cell and the charging rate of the lowest voltage battery cell is out of the reference charging rate range. And when the difference value of these charge rates exceeds the difference upper limit value, the discharge connection switching means is controlled to connect the highest voltage battery cell to the auxiliary battery charging means, and the charge connection switching means is controlled to control the lowest voltage.
  • the maximum voltage battery cell and the minimum voltage battery cell are considered to have a large difference in charge rate from other battery cells, and an auxiliary battery is installed between them. Since capable of transporting charges and may further quickly level the respective charging rate of the plurality of battery cells included in the assembled battery.
  • the battery cell detection means has one voltage detection means and a voltage detection connection switching means capable of selectively connecting each of the plurality of battery cells to the voltage detection means.
  • Each of the battery cells can be selectively connected to the auxiliary battery charging means so that it also functions as a discharge connection switching means, so that the voltage detection connection switching means also functions as a discharge connection switching means. Therefore, the number of parts constituting the connection switching means can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the battery cell detecting means for detecting the highest voltage battery cell having the highest voltage between both electrodes and the lowest voltage battery cell having the lowest voltage between both electrodes of the plurality of battery cells, and charging the highest voltage battery cell
  • a charging rate detection means for detecting the charging rate of the battery voltage and the lowest voltage battery cell
  • the connection switching control means is configured such that the difference value between the charging rate of the highest voltage battery cell and the charging rate of the lowest voltage battery cell is the upper limit of the difference
  • the charge connection switching means is controlled to connect the lowest voltage battery cell to the battery cell charging means so that the charge can be transferred from the auxiliary battery to the lowest voltage battery cell.
  • the charge rate of each of the battery cells can be leveled more rapidly.
  • the charge rate leveling device is composed of any of the above-described charge rate leveling devices, for example, the charge rate is relatively small.
  • the battery cell By connecting the battery cell to the battery cell charging means, the battery cell can be charged with the power of the auxiliary battery capable of storing a relatively large charge, that is, the difference in the charging rates of the plurality of battery cells is reduced. Charge can be transferred to the substrate. Therefore, since it is possible to transfer a large charge to the battery cell by a single transfer operation, the charge transfer operation can be reduced, and the charge rate of each of the plurality of battery cells included in the assembled battery can be leveled more quickly. .
  • FIG. 1 It is a figure showing a schematic structure of a power supply system of a 1st embodiment of the present invention. It is a figure which shows typically an example of the relationship between the voltage between the both electrodes of the battery cell with which the assembled battery of the power supply system of FIG. 1 is equipped, and a charging rate. It is a flowchart which shows an example of the charge rate leveling process 1 which the control part of the control apparatus of the power supply system of FIG. 1 performs. It is a figure which shows typically the transfer of the electric charge from the battery cell in the power supply system of FIG. 1 to an auxiliary battery. It is a figure which shows typically the transfer of the electric charge from the auxiliary
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a power supply system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of a relationship between a voltage between both electrodes of a battery cell included in the battery pack of the power supply system of FIG. 1 and a charging rate.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the charge rate leveling process 1 performed by the control unit of the control device of the power supply system of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing charge transfer from the battery cell to the auxiliary battery in the power supply system of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing charge transfer from the auxiliary battery to the battery cell in the power supply system of FIG. 1.
  • the power supply system of the present embodiment is mounted on a vehicle such as an electric vehicle, for example, and supplies power to high-voltage electrical components such as an electric motor of the vehicle and charges a plurality of battery cells included in an assembled battery of the power supply system.
  • the rate is leveled (balanced) so that more power can be output.
  • the present invention may be applied to devices and systems other than vehicles such as electric vehicles.
  • the state of charge (SOC) of the battery cell includes a current storage current amount ratio (SOCi) to a chargeable current capacity and a current storage power ratio (SOCp) to the chargeable power capacity.
  • SOCi current storage current amount ratio
  • SOCp current storage power ratio
  • any charging rate may be used, and in this embodiment, the charging rate (SOC) is simply used.
  • SOH State of Health
  • the deterioration degree (SOH; State of Health) of the battery cell is a ratio of the current chargeable capacity to the initial chargeable capacity.
  • the power supply system of this embodiment (indicated by reference numeral 1 in the figure) includes a battery module 10, an auxiliary battery 17, and a control device 20 as a charge rate leveling device. .
  • the battery module 10 includes an assembled battery 11 and a circuit breaker 15 connected in series between the assembled battery 11 and the high-voltage electrical component L1.
  • the assembled battery 11 has a plurality of battery cells 12, and each of the plurality of battery cells 12 is connected in series.
  • a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery is used.
  • the battery cell 12 may be a single cell, or may be a combination of a plurality of single cells connected in parallel or in series.
  • Such a battery cell 12 has an electromotive force portion e that generates a voltage and an internal resistance r.
  • the internal resistance r changes according to the deterioration degree SOH, that is, the deterioration degree SOH of the battery cell 12 can be estimated by the internal resistance r.
  • the auxiliary battery 17 is composed of a lead storage battery for supplying power to the low-voltage electrical component L2.
  • the auxiliary battery 17 also supplies power to the control device 20 described later.
  • a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery may be used in addition to the lead storage battery.
  • the control device 20 includes a cell monitoring unit 21, a switch array 22, a bidirectional DC-DC converter 23, and a control unit 30.
  • the cell monitoring unit 21 includes, for example, a plurality of analog switches and relay devices, and is provided so that each of the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 can be selectively connected to a control unit 30 described later.
  • the cell monitoring unit 21 switches connection by a control signal from the control unit 30 and connects one battery cell 12 specified by the control signal among the plurality of battery cells 12 to the control unit 30.
  • the connection unit 30 detects a voltage between both electrodes of the connected battery cell 12.
  • the cell monitoring unit 21 corresponds to a part of battery cell detection means (that is, voltage detection connection switching means).
  • the control unit 30 corresponds to voltage detection means.
  • the switch array 22 includes, for example, a plurality of analog switches and relay devices, and is provided so that each of the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 can be selectively connected to a bidirectional DC-DC converter 23 described later. ing.
  • the switch array 22 switches connection according to a control signal from the control unit 30 and connects one battery cell 12 designated by the control signal among the plurality of battery cells 12 to the bidirectional DC-DC converter 23.
  • the switch array 22 can be energized in both directions between the battery cell 12 and the bidirectional DC-DC converter 23.
  • the switch array 22 corresponds to charge connection switching means and discharge connection switching means.
  • the bidirectional DC-DC converter 23 converts a DC voltage input from one terminal to output a different DC voltage from the other terminal, and converts a DC voltage input from the other terminal to It is a voltage converter that outputs as a different DC voltage.
  • one terminal is selectively connected to the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 via the switch array 22, and the other terminal is connected to the auxiliary battery 17.
  • the bidirectional DC-DC converter 23 charges the auxiliary battery 17 with electric power from the battery cell 12 and charges the battery cell 12 with electric power from the auxiliary battery 17.
  • the auxiliary battery 17 is connected to the bidirectional DC-DC converter 23 and the low-voltage electrical component L2, but is not limited thereto.
  • the auxiliary battery 17 is connected only to the bidirectional DC-DC converter 23 and configured to charge and discharge with the battery cell 12 via the bidirectional DC-DC converter 23 and the switch array 22. It may be.
  • the bidirectional DC-DC converter 23 corresponds to a battery cell charging unit and an auxiliary battery charging unit.
  • the control unit 30 is composed of a microcomputer with a built-in CPU, ROM, RAM and the like, and controls the entire power supply system 1.
  • the ROM stores in advance a control program for causing the CPU to function as various means such as connection switching control means, battery cell detection means, and charge rate detection means.
  • the CPU functions as the various means by executing the control program.
  • the ROM stores various parameters (reference charge rate range, difference upper limit value) used in charge rate leveling processing 1 described later.
  • the control unit 30 includes a plurality of output ports, and these output ports are connected to the cell monitoring unit 21, the switch array 22, and the bidirectional DC-DC converter 23.
  • the control unit 30 outputs a control signal from the output port, switches the connection between the cell monitoring unit 21 and the switch array 22, and controls the operation of the bidirectional DC-DC converter 23.
  • the output port of the control unit 30 is also connected to the circuit breaker 15 of the battery module 10 and outputs a control signal from the output port to control the operation of the circuit breaker 15.
  • the control unit 30 includes an input port, and this input port is connected to the battery cell 12 via the cell monitoring unit 21.
  • the control unit 30 performs analog-digital conversion on the voltage input to the input port to obtain a value indicating the voltage between both electrodes of the battery cell 12.
  • the control unit 30 includes another input port, and this input port is connected to a current detection circuit (not shown) that outputs a signal having a voltage corresponding to the current flowing through the assembled battery 11 (that is, the battery cell 12). Yes.
  • the control unit 30 performs analog-digital conversion on a signal input to another input port, and acquires a value indicating a current flowing through the battery cell 12.
  • the control unit 30 acquires the voltage between both electrodes of the battery cell 12 and the current flowing at that time, and estimates the deterioration degree SOH of the battery cell 12 based on a plurality of combinations of these voltage and current. Specifically, in a system in which voltage and current are orthogonal to each other, two points with the combination of voltage and current as coordinates are plotted (the voltages differ in each combination), and the slope of the straight line connecting these two points Can be obtained as the internal resistance r. Then, an SOH conversion table corresponding to the internal resistance r is stored in the ROM in advance, and the SOH is estimated by applying the internal resistance r to the conversion table.
  • the control unit 30 detects the charge rate SOC of the battery cell 12 based on the voltage between both electrodes of the battery cell 12.
  • the charge end voltage Vth is 4.0V
  • the discharge end voltage Vtl is 3.0V.
  • the voltage between the charge end voltage Vth and the discharge end voltage Vtl 2 changes with respect to the charging rate SOC as shown in the graph of FIG.
  • the charge rate relationship information indicating the relationship between the voltage between both electrodes of the battery cell 12 and the charge rate SOC is acquired in advance by preliminary measurement, simulation, or the like, and stored in the ROM in an information table format.
  • the charging rate SOC is detected by applying a voltage to.
  • this is merely an example.
  • the charging rate SOC is set to be 4.0 V when the voltage of the battery cell 12 is 4.0 V.
  • the charging rate SOC may be 50% when the voltage is 3.5V, and the charging rate SOC may be 0% when the voltage is 3.0V.
  • the communication port of the control unit 30 is connected to an in-vehicle network (for example, CAN (Controller Area Network)), and is connected to a display device such as a vehicle combination meter through the in-vehicle network.
  • the CPU of the control unit 30 transmits the state and the like of the assembled battery 11 to the display device through the communication port and the in-vehicle network, and displays the state and the like of the assembled battery 11 on the display device based on the signal.
  • the control unit 30 also detects the charging rate of the auxiliary battery 17. As an example, the control unit 30 detects the charging rate of the auxiliary battery 17 by receiving a signal indicating the charging rate of the auxiliary battery 17 from an electronic control device or the like that controls the auxiliary battery 17 through the in-vehicle network. .
  • step S110 the battery cell 12 having the highest voltage between both electrodes among the plurality of battery cells 12 of the assembled battery 11 (hereinafter referred to as “highest voltage battery cell 12H”) and the battery cell having the lowest voltage between both electrodes. 12 (hereinafter referred to as “minimum voltage battery cell 12L”).
  • the control unit 30 outputs a control signal to the cell monitoring unit 21 to connect the plurality of battery cells 12 to the control unit 30 in order, and the voltage between both electrodes of the plurality of battery cells 12. Is detected.
  • control part 30 detects the voltage between the both electrodes of all the some battery cells 12, it detects the battery cell 12 with the said highest voltage as the highest voltage battery cell 12H, and the battery cell with the lowest said voltage 12 is detected as the lowest voltage battery cell 12L. Then, the process proceeds to step S120.
  • step S120 the charging rate SOCH of the highest voltage battery cell 12H and the charging rate SOCL of the lowest voltage battery cell 12L are detected. Specifically, the control unit 30 detects the charging rate SOCH based on the voltage between both electrodes of the highest voltage battery cell 12H, and similarly, the charging rate based on the voltage of the lowest voltage battery cell 12L. Detect SOCL. Then, the process proceeds to step S130.
  • step S130 the control unit 30 determines whether or not at least one of the charging rate SOCH of the highest voltage battery cell 12H and the charging rate SOCL of the lowest voltage battery cell 12L is out of the reference charging rate range.
  • the upper limit of the reference charge rate range is set to 90% and the lower limit is set to 10%. If at least one of the charging rate SOCH and the charging rate SOCL is out of the reference charging rate range, the process proceeds to step S140 (Y in S130), and both the charging rate SOCH and the charging rate SOCL are within the reference charging rate range. If there is, the process returns to step S110 (N in S130).
  • step S140 the control unit 30 determines whether or not the difference value ⁇ SOC between the charging rate SOCH and the charging rate SOCL exceeds a difference upper limit value.
  • the upper limit difference is set to 2% as an example. If the difference value ⁇ SOC exceeds the difference upper limit value, the process proceeds to step S150 (Y in S140), and if the difference value ⁇ SOC is equal to or less than the difference upper limit value, the process returns to step S110 (N in S140).
  • step S150 the control unit 30 outputs a control signal to the switch array 22 to connect the highest voltage battery cell 12H to the bidirectional DC-DC converter 23. Then, the process proceeds to step S160.
  • step S160 the control unit 30 outputs a control signal to the bidirectional DC-DC converter 23 to operate the bidirectional DC-DC converter 23 so as to charge the auxiliary battery 17 with the power of the highest voltage battery cell 12H. . Then, the process proceeds to step S170.
  • step S170 it is determined whether or not the auxiliary battery 17 has been charged by a predetermined amount.
  • the control unit 30 outputs a control signal to the cell monitoring unit 21, connects the highest voltage battery cell 12H to the control unit 30, and detects the voltage between both electrodes of the highest voltage battery cell 12H. Based on this voltage, the charging rate SOCH of the highest voltage battery cell 12H is detected. Then, the control unit 30 determines whether or not the charging rate SOCH has decreased by a predetermined value (for example, 2%) from the start of charging. If the charging rate SOCH has not decreased by the predetermined value, the auxiliary battery 17 is charged by a predetermined amount.
  • a predetermined value for example, 28%
  • step S180 If it is determined that the auxiliary battery 17 has not been charged (N in S170) and has decreased by a predetermined value, it is determined that the auxiliary battery 17 has been charged by a predetermined amount, and the process proceeds to step S180. (Y in S170).
  • the control unit 30 also detects the charging rate of the auxiliary battery 17, and the charging of the auxiliary battery 17 should be stopped even when the charging rate of the auxiliary battery 17 increases and reaches 100%. The process proceeds to step S180.
  • step S180 the control unit 30 outputs a control signal to the bidirectional DC-DC converter 23 to stop the bidirectional DC-DC converter 23. Then, the process proceeds to step S190.
  • step S190 the control unit 30 outputs a control signal to the switch array 22 to connect the lowest voltage battery cell 12L to the bidirectional DC-DC converter 23. Then, the process proceeds to step S200.
  • step S200 the control unit 30 outputs a control signal to the bidirectional DC-DC converter 23 to operate the bidirectional DC-DC converter 23 so as to charge the lowest voltage battery cell 12L with the power of the auxiliary battery 17. . Then, the process proceeds to step S210.
  • step S210 it is determined whether or not the minimum voltage battery cell 12L has been charged by a predetermined amount.
  • the control unit 30 outputs a control signal to the cell monitoring unit 21, connects the lowest voltage battery cell 12L to the control unit 30, and detects the voltage between both electrodes of the lowest voltage battery cell 12L. Based on this voltage, the charging rate SOCL of the lowest voltage battery cell 12L is detected. Then, the control unit 30 determines whether or not the charging rate SOCL has increased by a predetermined value (for example, 2%) from the start of charging. If the charging rate SOCL has not increased by the predetermined value, the minimum voltage battery cell 12L is determined.
  • a predetermined value for example, 28%
  • step S210 the control unit 30 also detects the charging rate of the auxiliary battery 17, and even when the charging rate of the auxiliary battery 17 decreases and reaches a predetermined lower limit (for example, 90%), the minimum voltage Proceed to step S220 to stop charging the battery cell 12L.
  • a predetermined lower limit for example, 90%
  • step S220 the control unit 30 outputs a control signal to the bidirectional DC-DC converter 23 to stop the bidirectional DC-DC converter 23. And in order to perform the charging rate leveling process 1 again, it returns to step S110.
  • the control unit 30 functions as a battery cell detection unit together with the cell monitoring unit by executing step S110 described above, functions as a charge rate detection unit by executing step S120 described above, and performs steps S150 and S190 described above. By executing it, it functions as a connection switching control means.
  • the control device 20 detects the voltage between the electrodes of each of the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 of the battery module 10, and the charging rate SOCH of the highest voltage battery cell 12H having the highest voltage and the highest voltage of this voltage.
  • the charge rate SOCL of the low minimum voltage battery cell 12L is detected (S110, S120).
  • the charging rate SOCH is 91% and the charging rate SOCL is 87%
  • the charging rate SOCH is out of the reference charging rate range (Y in S130)
  • the difference between the charging rate SOCH and the charging rate SOCL Since the value exceeds the difference upper limit (Y in S140)
  • the auxiliary battery 17 is charged with the power of the highest voltage battery cell 12H to reduce the charging rate SOCH (91% ⁇ 89%) (S150 to S180, FIG. 4)
  • the lowest voltage battery cell 12L is charged by the power of the auxiliary battery 17 to increase the charging rate SOCL (87% ⁇ 89%) (S190 to S220, FIG. 5).
  • the charging rate SOCH is 13% and the charging rate SOCL is 9%
  • the charging rate SOCL is out of the reference charging rate range (Y in S130)
  • the difference between the charging rate SOCH and the charging rate SOCL Since the value exceeds the upper limit difference (Y in S140), the auxiliary battery 17 is charged with the power of the highest voltage battery cell 12H to decrease the charging rate SOCH (13% ⁇ 11%) (S150 to S180, FIG. 4)
  • the lowest voltage battery cell 12L is charged by the power of the auxiliary battery 17 to increase the charging rate SOCL (9% ⁇ 11%) (S190 to S220, FIG. 5).
  • the control device 20 charges the battery cell 12 with the bidirectional DC-DC converter 23 connected to the auxiliary battery 17 separate from the assembled battery 11 and the power of the auxiliary battery 17.
  • each of the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 can be selectively connected to the bidirectional DC-DC converter 23, and the switch array 22 is controlled so that the plurality of battery cells 12
  • the lowest voltage battery cell 12L having a relatively small charge rate SOC is connected to the bidirectional DC-DC converter 23, and the lowest voltage is obtained by the power of the auxiliary battery 17 capable of storing a relatively large charge.
  • the battery cell 12L can be charged, that is, the charge can be transferred so that the difference in the charge rate SOC of each of the plurality of battery cells 12 is reduced. Therefore, since a large charge can be transferred to the battery cell 12 by a single transfer operation, the charge transfer operation can be further reduced, and the charge rate SOC of each of the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 can be more quickly obtained. Can be leveled.
  • control device 20 sets each of the battery cells 12 to the bidirectional DC-DC converter 23 connected to the auxiliary battery 17 and the auxiliary battery 17 with the power of the battery cell 12. And a switch array 22 that can be selectively connected to the DC converter 23. Then, the control unit 30 controls the switch array 22 to select the highest voltage battery cell 12H selected from the plurality of battery cells 12 so that the difference in charge rate SOC between the plurality of battery cells 12 is reduced. Connected to the bidirectional DC-DC converter 23. As a result, the maximum voltage battery cell 12H having a relatively large charging rate SOC is connected to the bidirectional DC-DC converter 23, and the auxiliary battery 17 capable of storing a relatively large charge is provided as the maximum voltage battery cell.
  • control part 30 of the control apparatus 20 detects the highest voltage battery cell 12H with the highest voltage between both electrodes among the some battery cells 12, and the lowest voltage battery cell 12L with the lowest voltage between both electrodes.
  • the charging rate SOCH of the highest voltage battery cell 12H and the charging rate SOCL of the lowest voltage battery cell 12L are detected.
  • the control unit 30 of the control device 20 determines that at least one of the charging rate SOCH of the highest voltage battery cell 12H and the charging rate SOCL of the lowest voltage battery cell 12L is out of the reference charging rate range and the charging rate SOCH and the charging rate SOCL
  • the difference value ⁇ SOC exceeds the difference upper limit value
  • the switch array 22 is controlled to connect the highest voltage battery cell 12H to the bidirectional DC-DC converter 23, and then the switch array 22 is controlled to control the lowest voltage battery cell. 12 L is connected to the bidirectional DC-DC converter 23.
  • the maximum voltage battery cell 12H and the minimum voltage battery cell 12L are considered to have a large charge rate difference from the other battery cells 12, and charge is transferred between them via the auxiliary battery 17. Therefore, the charge rate SOC of each of the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 can be leveled more quickly.
  • the cell monitoring unit 21 that can selectively connect each of the plurality of battery cells 12 to the control unit 30 and the bidirectional DC-DC converter 23 that selectively connects each of the plurality of battery cells 12.
  • the present invention is not limited to this.
  • the current capacity of the cell monitoring unit 21 (that is, an analog switch or a relay device constituting the cell monitoring unit 21) is not limited to this.
  • the cell monitoring unit 21 also functions as the switch array 22 by enlarging and allowing each of the plurality of battery cells 12 to be selectively connected to the control unit 30 and simultaneously connected to the bidirectional DC-DC converter 23. You may do it. By doing in this way, the components which comprise the control apparatus 20 can be reduced and manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the power supply system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the charge rate leveling process 2 performed by the control unit of the control device of the power supply system of FIG.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing charge transfer from the auxiliary battery to the battery cell in the power supply system of FIG.
  • the power supply system of the present embodiment is mounted on a vehicle such as an electric vehicle, for example, and supplies power to high-voltage electrical components such as an electric motor of the vehicle, similarly to the power supply system of the first embodiment described above.
  • the charging rate of the plurality of battery cells included in the assembled battery of the power supply system is leveled so that more power can be output.
  • the present invention may be applied to devices and systems other than vehicles such as electric vehicles.
  • the power supply system of the present embodiment includes a battery module 10, an auxiliary battery 17, an alternator 18, a control device 20A as a charge rate leveling device, It has.
  • the power supply system 2 has the same configuration as the power supply system 1 except that in the power supply system 1 of the first embodiment described above, an alternator 18 is added and a control device 20A is provided instead of the control device 20. It is. Therefore, the same components as those of the power supply system 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the alternator 18 is a generator that generates electric power by the power of a vehicle engine or the like.
  • the alternator 18 is connected to the auxiliary battery 17 and charges the auxiliary battery 17.
  • the control device 20A includes a cell monitoring unit 21, a switch array 22, a DC-DC converter 23A, and a control unit 30A.
  • the DC-DC converter 23A is a voltage converter that converts a DC voltage input from one terminal and outputs it as a different DC voltage from the other terminal.
  • the other terminal of the DC-DC converter 23A is selectively connected to the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 via the switch array 22, and one terminal is connected to the auxiliary battery 17.
  • the DC-DC converter 23 charges the battery cell 12 with the electric power from the auxiliary battery 17.
  • the DC-DC converter 23 corresponds to battery cell charging means.
  • the control unit 30A includes a microcomputer with a built-in CPU, ROM, RAM, and the like, and controls the entire power supply system 2.
  • the ROM stores in advance a control program for causing the CPU to function as various means such as connection switching control means, battery cell detection means, and charge rate detection means.
  • the CPU functions as the various means by executing the control program.
  • the ROM stores various parameters (reference charge rate range, difference upper limit value) used in charge rate leveling processing 1 described later.
  • the control unit 30A includes a plurality of output ports, and these output ports are connected to the cell monitoring unit 21, the switch array 22, and the DC-DC converter 23A.
  • the control unit 30A outputs a control signal from the output port, switches the connection between the cell monitoring unit 21 and the switch array 22, and controls the operation of the DC-DC converter 23A.
  • the output port of the control unit 30A is also connected to the circuit breaker 15 of the battery module 10, and outputs a control signal from the output port to control the operation of the circuit breaker 15.
  • the control unit 30A includes an input port, and the input port is connected to the battery cell 12 via the cell monitoring unit 21.
  • the control unit 30A performs analog-to-digital conversion on the voltage input to the input port to obtain a value indicating the voltage between both electrodes of the battery cell 12.
  • the control unit 30A includes another input port, and this input port is connected to a current detection circuit (not shown) that outputs a signal having a voltage corresponding to the current flowing through the assembled battery 11 (that is, the battery cell 12). Yes.
  • the control unit 30A performs analog-digital conversion on the signal input to the other input port, and acquires a value indicating the current flowing through the battery cell 12.
  • control parts acquire the voltage between the both electrodes of the battery cell 12, and the electric current which flows at that time, and estimate the degradation degree SOH of the battery cell 12 based on several combination of these voltage and electric current.
  • two points with the combination of voltage and current as coordinates are plotted (the voltages differ in each combination), and the slope of the straight line connecting these two points Can be obtained as the internal resistance r.
  • an SOH conversion table corresponding to the internal resistance r is stored in the ROM in advance, and the SOH is estimated by applying the internal resistance r to the conversion table.
  • FIG. 30 A of control parts detect the charging rate SOC of the said battery cell 12 based on the voltage between the both electrodes of the battery cell 12.
  • the charge end voltage Vth is 4.0V and the discharge end voltage Vtl is 3.0V
  • the above-mentioned between the charge end voltage Vth and the discharge end voltage Vtl The voltage is assumed to change linearly with respect to the charging rate SOC. That is, when the voltage between both electrodes of the battery cell 12 is 4.0V, the charging rate SOC is 100%, and when the voltage is 3.5V, the charging rate SOC is 50%, and the voltage is 3.0V. In some cases, the charging rate SOC becomes 0%.
  • Charge rate relationship information such as a table relating to the relationship between the voltage and the charge rate SOC is generated in advance by simulation and stored in the ROM, and the detected voltage SOC is detected by applying the detected voltage to the charge rate relationship information. You may make it do.
  • the communication port of the control unit 30A is connected to an in-vehicle network (for example, CAN (Controller Area Network)), and is connected to a display device such as a vehicle combination meter through the in-vehicle network.
  • the CPU of the control unit 30A transmits the state of the assembled battery 11 to the display device through the communication port and the in-vehicle network, and displays the state of the assembled battery 11 on the display device based on the signal.
  • the control unit 30 ⁇ / b> A also detects the charging rate of the auxiliary battery 17.
  • the control unit 30A detects the charging rate of the auxiliary battery 17 by receiving a signal indicating the charging rate of the auxiliary battery 17 from an electronic control device that controls the auxiliary battery 17 through the in-vehicle network. .
  • step T110 the battery cell 12 having the highest voltage between both electrodes of the plurality of battery cells 12 of the assembled battery 11 (hereinafter referred to as “highest voltage battery cell 12H”) and the battery cell having the lowest voltage between both electrodes. 12 (hereinafter referred to as “minimum voltage battery cell 12L”).
  • the control unit 30A outputs a control signal to the cell monitoring unit 21, connects the plurality of battery cells 12 to the control unit 30A in order, and the voltage between the electrodes of the plurality of battery cells 12. Is detected.
  • the control unit 30A detects the battery cell 12 having the highest voltage as the highest voltage battery cell 12H, and the battery cell having the lowest voltage. 12 is detected as the lowest voltage battery cell 12L.
  • the process proceeds to Step T120.
  • step T120 the charging rate SOCH of the highest voltage battery cell 12H and the charging rate SOCL of the lowest voltage battery cell 12L are detected. Specifically, the control unit 30A detects the charging rate SOCH based on the voltage between both electrodes of the highest voltage battery cell 12H, and similarly, the charging rate based on the voltage of the lowest voltage battery cell 12L. Detect SOCL. Then, the process proceeds to Step T130.
  • step T130 the control unit 30A determines whether or not the difference value ⁇ SOC between the charging rate SOCH and the charging rate SOCL exceeds a difference upper limit value.
  • the upper limit difference is set to 2% as an example. If the difference value ⁇ SOC exceeds the difference upper limit value, the process proceeds to step T140 (Y in T130), and if the difference value ⁇ SOC is equal to or less than the difference upper limit value, the process returns to step T110 (N in T130).
  • step T140 the control unit 30A outputs a control signal to the switch array 22 to connect the lowest voltage battery cell 12L to the DC-DC converter 23A. Then, the process proceeds to Step T150.
  • Step T150 the control unit 30A outputs a control signal to the DC-DC converter 23A, and operates the DC-DC converter 23A so as to charge the lowest voltage battery cell 12L with the power of the auxiliary battery 17. Then, the process proceeds to Step T160.
  • step T160 it is determined whether or not the minimum voltage battery cell 12L has been charged by a predetermined amount.
  • the control unit 30A outputs a control signal to the cell monitoring unit 21, connects the lowest voltage battery cell 12L to the control unit 30A, and detects the voltage between both electrodes of the lowest voltage battery cell 12L. Based on this voltage, the charging rate SOCL of the lowest voltage battery cell 12L is detected. Then, the control unit 30A determines whether or not the charging rate SOCL has increased by a predetermined value (for example, 2%) from the start of charging. If the charging rate SOCL has not increased by the predetermined value, the minimum voltage battery cell 12L is determined.
  • a predetermined value for example, 28%
  • step T160 the control unit 30A also detects the charging rate of the auxiliary battery 17, and even when the charging rate of the auxiliary battery 17 decreases to reach 0%, the charging of the minimum voltage battery cell 12L is stopped. Therefore, the process proceeds to step T170.
  • step T170 the control unit 30A outputs a control signal to the DC-DC converter 23A to stop the DC-DC converter 23A. And in order to perform the charging rate leveling process 2 again, it returns to step T110.
  • the control unit 30 functions as a battery cell detection unit by executing the above-described step T110, functions as a charging rate detection unit by executing the above-described step T120, and performs connection switching by executing the above-described step T140. It functions as a control means.
  • the control device 20A detects the voltage between both electrodes of each of the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 of the battery module 10, and the charging rate SOCH of the highest voltage battery cell 12H having the highest voltage and the highest voltage of this voltage.
  • the charge rate SOCL of the low minimum voltage battery cell 12L is detected (T110, T120).
  • the difference value between the charging rate SOCH and the charging rate SOCL exceeds the difference upper limit value (Y in T130).
  • the lowest voltage battery cell 12L is charged with the power of 17 to increase the charging rate SOCL (79% ⁇ 81%) (T140 to T170, FIG. 7).
  • the difference value between the charging rate SOCH and the charging rate SOCL exceeds the difference upper limit value (Y in T130), so the auxiliary battery
  • the minimum voltage battery cell 12L is charged with the electric power of 17 to increase the charging rate SOCL (24% ⁇ 26%) (T140 to T170, FIG. 7).
  • the control device 20A charges the battery cell 12 with the DC-DC converter 23A connected to the auxiliary battery 17 separate from the assembled battery 11 and the power of the auxiliary battery 17.
  • each of the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 can be selectively connected to the DC-DC converter 23A, and the switch array 22 is controlled to control the charging rate of each of the plurality of battery cells 12.
  • the lowest voltage battery cell 12L having a relatively small charge rate SOC is connected to the DC-DC converter 23A, and the lowest voltage battery cell can be stored with the power of the auxiliary battery 17 capable of storing a relatively large charge.
  • 12L can be charged, that is, the charge can be transferred so that the difference in charge rate SOC between the plurality of battery cells 12 is reduced. Therefore, since a large charge can be transferred to the battery cell 12 by a single transfer operation, the charge transfer operation can be further reduced, and the charge rate SOC of each of the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 can be more quickly obtained. Can be leveled.
  • control unit 30A of the control device 20A detects the highest voltage battery cell 12H having the highest voltage between both electrodes of the plurality of battery cells 12 and the lowest voltage battery cell 12L having the lowest voltage between both electrodes.
  • the charging rate SOCH of the highest voltage battery cell 12H and the charging rate SOCL of the lowest voltage battery cell 12L are detected.
  • the control unit 30A of the control device 20A controls the switch array 22 when the difference value ⁇ SOC between the charging rate SOCH of the highest voltage battery cell 12H and the charging rate SOCL of the lowest voltage battery cell 12L exceeds the difference upper limit value.
  • the lowest voltage battery cell 12L is connected to the DC-DC converter 23A.
  • the lowest voltage battery cell 12L having the lowest voltage between both electrodes has a large difference in the charge rate SOC from the other battery cells 12, and assists such a lowest voltage battery cell 12L. Since the charge can be transferred from the battery 17, the charge rate SOC of each of the plurality of battery cells 12 included in the assembled battery 11 can be leveled more rapidly.
  • the charge rate leveling device and the power supply system of the present invention are not limited to the configurations of these embodiments.
  • the charge of the auxiliary battery 17 is changed.
  • the minimum voltage battery cell 12L namely, the minimum voltage battery cell 12L is charged with the electric power of the auxiliary battery 17
  • the charge of the plurality of battery cells 12 having a relatively high charging rate may be sequentially transferred to the auxiliary battery 17 and the charge of the auxiliary battery 17 may be sequentially transferred to the plurality of battery cells 12 having a relatively low charging rate. Good.
  • the charge of the auxiliary battery 17 is transferred to the lowest voltage battery cell 12L (that is, the lowest voltage battery cell 12L is charged by the power of the auxiliary battery 17). It is not limited. For example, for each of the battery cells 12 other than the highest voltage battery cell 12H, the charge of the auxiliary battery 17 is sequentially transferred until the charge rate becomes the same as the charge rate of the highest voltage battery cell 12H. Also good.
  • the operation of transferring the charge of the highest voltage battery cell 12H to the auxiliary battery 17 and the operation of transferring the charge of the auxiliary battery 17 to the lowest voltage battery cell 12L are exclusively performed.
  • a discharge DC-DC converter that charges the auxiliary battery 17 with the power of the battery cell 12 (charge transfer) and a charge that charges the battery cell 12 with the power of the auxiliary battery 17 A DC-DC converter may be provided to perform the above operations simultaneously.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

　組電池が有する複数の電池セルの充電率をより速やかに平準化できる充電率平準化装置、及びこの充電率平準化装置を備えた電源システムを提供する。　電源システム（１）において、制御装置（２０）が、組電池（１１）とは別体の補助電池（１７）に接続された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２３）と、補助電池（１７）の電力により電池セル（１２）を充電するように、組電池（１１）が有する複数の電池セル（１２）のそれぞれを双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２３）に選択的に接続可能なスイッチアレイ（２２）と、スイッチアレイ（２２）を制御して、複数の電池セル（１２）のそれぞれの充電率ＳＯＣの差が小さくなるように当該複数の電池セル（１２）のうちから選択された最低電圧電池セル（１２Ｌ）を双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２３）に接続する制御部（３０）と、を有している。

Description

充電率平準化装置及び電源システム
　本発明は、組電池が備える複数の電池セルの充電率を平準化する充電率平準化装置及びそれを備えた電源システムに関する。
　電動モータを用いて走行する電気自動車（ＥＶ）や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの各種車両には、電動モータの動力源として、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池からなる電池セル（単位セル）を複数有する組電池を備えた電池モジュールが搭載されている。
　このような電動モータを動作させるためには大きな電力が必要となるので、電池モジュールでは、高電圧を出力可能なように複数の電池セルが直列に接続されている。このような電池モジュールの複数の電池セルは、個体差や周囲温度の偏りなどを原因として、一部の電池セルの劣化が他の電池セルに比べて早く進むことがある。そして、劣化した電池セルは、充電可能な容量（電流容量、電力容量）が減少してしまうことから、劣化の進んでいない他の電池セルの充電が満了する前に充電が満了してしまったり、他の電池セルが放電しきる前に放電しきってしまったりする。そして、電池モジュールは、その充放電について、劣化した電池セルにあわせて行われるため、劣化の進んでいない他の電池セルを十分に使い切ることができず、劣化した電池セルに合わせて電池モジュール全体の容量が実質的に減少してしまうことになる。
　そこで、例えば、特許文献１に記載されている技術では、複数の電池セルのうちの任意の電池セルを選択的にインダクタに接続し、電圧の高い電池セルのエネルギーをインダクタに蓄電し、インダクタに蓄電したエネルギーを電圧の低い電池セルに移送することにより、効率よく各電池セルの電圧を均一にしている。
特開２０１３－１３２９２号公報
　しかしながら、特許文献１では、インダクタを介してエネルギーを移送しているので、一度に移送できるエネルギー量が小さく、そのため、繰り返し移送動作を行う必要があり、各電池セルの状態を均一にするための動作が煩雑でかつ時間を要するという問題があった。特に、故障などにより容量が大きく減少してしまった電池セルが存在した場合、上記問題が顕著であった。
　本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、組電池が有する複数の電池セルの充電率をより速やかに平準化できる充電率平準化装置、及びこの充電率平準化装置を備えた電源システムを提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明の第１の態様である充電率平準化装置は、組電池が有する複数の電池セルの充電率を平準化する充電率平準化装置であって、前記組電池とは別体の補助電池に接続された電池セル充電手段と、前記補助電池の電力により前記電池セルを充電するように、前記複数の電池セルのそれぞれを前記電池セル充電手段に選択的に接続可能な充電用接続切替手段と、前記充電用接続切替手段を制御して、前記複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように前記複数の電池セルのうちから選択された一の電池セルを前記電池セル充電手段に接続する接続切替制御手段と、を有していることを特徴とする。
　ここで、前記補助電池に接続された補助電池充電手段と、前記電池セルの電力により前記補助電池を充電するように、前記複数の電池セルのそれぞれを前記補助電池充電手段に選択的に接続可能な放電用接続切替手段と、をさらに有し、前記接続切替制御手段が、前記放電用接続切替手段をさらに制御して、前記複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように前記複数の電池セルのうちから選択された一の電池セルを前記補助電池充電手段に接続するようにしてもよい。
　このとき、前記複数の電池セルのうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル及び前記電圧の最も低い最低電圧電池セルを検出する電池セル検出手段と、前記最高電圧電池セルの充電率及び前記最低電圧電池セルの充電率を検出する充電率検出手段と、をさらに備え、前記接続切替制御手段が、前記最高電圧電池セルの充電率及び前記最低電圧電池セルの充電率の少なくとも一方が基準充電率範囲から外れかつこれら充電率の差分値が差分上限値を超えていたとき、前記放電用接続切替手段を制御して前記最高電圧電池セルを前記補助電池充電手段に接続し、前記充電用接続切替手段を制御して前記最低電圧電池セルを前記電池セル充電手段に接続するようにしてもよい。
　このとき、前記電池セル検出手段が、１つの電圧検出手段と、前記複数の電池セルのそれぞれを前記電圧検出手段に選択的に接続可能な電圧検出用接続切替手段とを有し、前記電圧検出用接続切替手段が、前記複数の電池セルのそれぞれを前記補助電池充電手段にも選択的に接続可能にすることにより前記放電用接続切替手段も兼ねるように構成してもよい。
　あるいは、前記複数の電池セルのうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル及び前記電圧の最も低い最低電圧電池セルを検出する電池セル検出手段と、前記最高電圧電池セルの充電率及び前記最低電圧電池セルの充電率を検出する充電率検出手段と、をさらに備え、前記接続切替制御手段が、前記最高電圧電池セルの充電率と前記最低電圧電池セルの充電率との差分値が差分上限値を超えていたとき、前記充電用接続切替手段を制御して前記最低電圧電池セルを前記電池セル充電手段に接続するようにしてもよい。
　上記目的を達成するために、本発明の第２の態様である電源システムは、組電池と、前記組電池が備える複数の電池セルの充電率を平準化する充電率平準化装置と、を備えた電源システムであって、前記充電率平準化装置が、上記のいずれかの充電率平準化装置で構成されていることを特徴とする。
　本発明の第１の態様である充電率平準化装置によれば、組電池とは別体の補助電池に接続された電池セル充電手段と、補助電池の電力により電池セルを充電するように、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれを電池セル充電手段に選択的に接続可能な充電用接続切替手段と、充電用接続切替手段を制御して、複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように当該複数の電池セルのうちから選択された一の電池セルを電池セル充電手段に接続する接続切替制御手段と、を有していることから、例えば、充電率の比較的小さい電池セルを電池セル充電手段に接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池の電力で当該電池セルを充電でき、即ち、複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を電池セルに移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれの充電率をより速やかに平準化できる。
　補助電池に接続された補助電池充電手段と、電池セルの電力により補助電池を充電するように、複数の電池セルのそれぞれを補助電池充電手段に選択的に接続可能な放電用接続切替手段と、をさらに有し、接続切替制御手段が、放電用接続切替手段をさらに制御して、複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように前記複数の電池セルのうちから選択された一の電池セルを前記補助電池充電手段に接続することで、例えば、充電率の比較的大きい電池セルを補助電池充電手段に接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池を当該電池セルの電力により充電でき、即ち、電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれの充電率をより速やかに平準化できる。
　複数の電池セルのうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル及び両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セルを検出する電池セル検出手段と、最高電圧電池セルの充電率及び最低電圧電池セルの充電率を検出する充電率検出手段と、をさらに備え、接続切替制御手段が、最高電圧電池セルの充電率及び最低電圧電池セルの充電率の少なくとも一方が基準充電率範囲から外れかつこれら充電率の差分値が差分上限値を超えていたとき、放電用接続切替手段を制御して最高電圧電池セルを補助電池充電手段に接続し、充電用接続切替手段を制御して最低電圧電池セルを前記電池セル充電手段に接続することで、最高電圧電池セル及び最低電圧電池セルは他の電池セルとの充電率の乖離が大きいものと考えられ、これらの間で補助電池を介して電荷を移送できるので、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれの充電率をより一層速やかに平準化できる。
　電池セル検出手段が、１つの電圧検出手段と、複数の電池セルのそれぞれを電圧検出手段に選択的に接続可能な電圧検出用接続切替手段とを有し、電圧検出用接続切替手段が、複数の電池セルのそれぞれを補助電池充電手段にも選択的に接続可能にすることにより放電用接続切替手段も兼ねるように構成することで、電圧検出用接続切替手段を放電用接続切替手段としても機能させることができるので、接続切替手段を構成する部品を減らすことができ、製造コストを低減できる。
　両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セルは他の電池セルとの充電率の乖離が大きいものと考えられる。このため、複数の電池セルのうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル及び両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セルを検出する電池セル検出手段と、最高電圧電池セルの充電率及び最低電圧電池セルの充電率を検出する充電率検出手段と、をさらに備え、接続切替制御手段が、最高電圧電池セルの充電率と最低電圧電池セルの充電率との差分値が差分上限値を超えていたとき、充電用接続切替手段を制御して最低電圧電池セルを電池セル充電手段に接続することで、最低電圧電池セルに補助電池から電荷を移送できるので、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれの充電率をより一層速やかに平準化できる。
　本発明の第２の態様である電源システムによれば、充電率平準化装置が、上述のいずれかに記載の充電率平準化装置で構成されていることから、例えば、充電率の比較的小さい電池セルを電池セル充電手段に接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池の電力で当該電池セルを充電でき、即ち、複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を電池セルに移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれの充電率をより速やかに平準化できる。
本発明の第１の実施形態の電源システムの概略構成を示す図である。 図１の電源システムの組電池が備える電池セルの両電極間の電圧と充電率との関係の一例を模式的に示す図である。 図１の電源システムの制御装置の制御部が行う充電率平準化処理１の一例を示すフローチャートである。 図１の電源システムにおける電池セルから補助電池への電荷の移送を模式的に示す図である。 図１の電源システムにおける補助電池から電池セルへの電荷の移送を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施形態の電源システムの概略構成を示す図である。 図６の電源システムの制御装置の制御部が行う充電率平準化処理２の一例を示すフローチャートである。 図６の電源システムにおける補助電池から電池セルへの電荷の移送を模式的に示す図である。
（第１の実施形態）
　以下、本発明の第１の実施形態の充電率平準化装置及びそれを備えた電源システムについて、図１～図５を参照して説明する。
　図１は、本発明の第１の実施形態の電源システムの概略構成を示す図である。図２は、図１の電源システムの組電池が備える電池セルの両電極間の電圧と充電率との関係の一例を模式的に示す図である。図３は、図１の電源システムの制御装置の制御部が行う充電率平準化処理１の一例を示すフローチャートである。図４は、図１の電源システムにおける電池セルから補助電池への電荷の移送を模式的に示す図である。図５は、図１の電源システムにおける補助電池から電池セルへの電荷の移送を模式的に示す図である。
　本実施形態の電源システムは、例えば、電気自動車などの車両に搭載され、当該車両の電動モータ等の高圧系電装品に電力を供給するとともに、電源システムの組電池が備える複数の電池セルの充電率を平準化（バランシング）させて、より多くの電力を出力できるようにするものである。勿論、本発明は、電気自動車などの車両以外の装置、システムなどに適用してもよい。
　電池セルの充電率（ＳＯＣ；Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）には、蓄電可能電流容量に対する現在の蓄電電流量の割合（ＳＯＣｉ）や、蓄電可能電力容量に対する現在の蓄電電力量の割合（ＳＯＣｐ）などがあるが、いずれの充電率であってもよく、本実施形態では単に充電率（ＳＯＣ）としている。また、電池セルの劣化度（ＳＯＨ；Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｈｅａｌｔｈ）は、初期の蓄電可能容量に対する現在の蓄電可能容量の割合である。
　図１に示すように、本実施形態の電源システム（図中、符号１で示す）は、電池モジュール１０と、補助電池１７と、充電率平準化装置としての制御装置２０と、を備えている。
　電池モジュール１０は、組電池１１と、組電池１１と高圧系電装品Ｌ１との間に直列に接続された遮断機１５と、を有している。組電池１１は、複数の電池セル１２を有しており、これら複数の電池セル１２はそれぞれが直列に接続されている。電池セル１２として、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池が用いられている。電池セル１２は、単セルでもよく、または、複数の単セルが並列または直列に接続されて組み合わされたものであってもよい。
　このような電池セル１２は、電圧を生じる起電力部ｅと内部抵抗ｒとを有している。電池セル１２は、両電極間に電圧ｖを生じ、この電圧ｖは、起電力部ｅによる起電力によって生じる電圧ｖｅと内部抵抗ｒに電流が流れることにより生じる電圧ｖｒとによって決定される（ｖ＝ｖｅ＋ｖｒ）。電池セル１２は、劣化度ＳＯＨに応じて内部抵抗ｒが変化し、つまり、内部抵抗ｒによって電池セル１２の劣化度ＳＯＨを推定することができる。
　補助電池１７は、低圧系電装品Ｌ２に電力を供給する鉛蓄電池などから構成されている。補助電池１７は、後述する制御装置２０にも電源を供給している。補助電池１７は、鉛蓄電池以外にもリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池を用いてもよい。
　制御装置２０は、セル監視ユニット２１と、スイッチアレイ２２と、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３と、制御部３０と、を有している。
　セル監視ユニット２１は、例えば、複数のアナログスイッチやリレー装置などで構成され、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれを選択的に後述する制御部３０に接続可能に設けられている。セル監視ユニット２１は、制御部３０からの制御信号により接続を切り替えて、複数の電池セル１２のうちの当該制御信号で指定された１つの電池セル１２を制御部３０に接続する。接続部３０は、接続された電池セル１２の両電極間の電圧を検出する。セル監視ユニット２１は、電池セル検出手段の一部（即ち、電圧検出用接続切替手段）に相当する。制御部３０は、電圧検出手段に相当する。
　スイッチアレイ２２は、例えば、複数のアナログスイッチやリレー装置などで構成され、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれを選択的に後述する双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続可能に設けられている。スイッチアレイ２２は、制御部３０からの制御信号により接続を切り替えて、複数の電池セル１２のうちの当該制御信号で指定された１つの電池セル１２を双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続する。スイッチアレイ２２は、電池セル１２と双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３との間で両方向に通電可能である。スイッチアレイ２２は、充電用接続切替手段及び放電用接続切替手段に相当する。
　双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３は、一方の端子から入力された直流電圧を変換して他方の端子から異なる直流電圧として出力しかつ他方の端子から入力された直流電圧を変換して一方の端子から異なる直流電圧として出力する電圧変換器である。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３は、一方の端子がスイッチアレイ２２を介して組電池１１が有する複数の電池セル１２に選択的に接続され、他方の端子が補助電池１７に接続されている。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３は、電池セル１２からの電力により補助電池１７を充電し、補助電池１７からの電力により電池セル１２を充電する。本実施形態において、補助電池１７は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３と低圧系電装品Ｌ２とに接続されるものであったが、これに限定するものではない。例えば、補助電池１７は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３のみに接続されて、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３及びスイッチアレイ２２を介して電池セル１２との間で充電及び放電をするように構成されていてもよい。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３は、電池セル充電手段及び補助電池充電手段に相当する。
　制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵したマイクロコンピュータなどで構成されており、電源システム１全体の制御を司る。ＲＯＭには、ＣＰＵを接続切替制御手段、電池セル検出手段、充電率検出手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されている。ＣＰＵは、この制御プログラムを実行することにより上記各種手段として機能する。また、ＲＯＭには、後述する充電率平準化処理１で用いられる各種パラメータ（基準充電率範囲、差分上限値）が記憶されている。
　制御部３０は、複数の出力ポートを備えており、これら出力ポートは、セル監視ユニット２１、スイッチアレイ２２及び双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続されている。制御部３０は、出力ポートから制御信号を出力して、セル監視ユニット２１及びスイッチアレイ２２の接続を切り替えたり、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３の動作を制御したりする。また、制御部３０の出力ポートは、電池モジュール１０の遮断機１５にも接続されており、出力ポートから制御信号を出力して、遮断機１５の動作を制御する。
　制御部３０は、入力ポートを備えており、この入力ポートはセル監視ユニット２１を介して電池セル１２に接続されている。制御部３０は、入力ポートに入力された電圧をアナログ－デジタル変換して、当該電池セル１２の両電極間の電圧を示す値を取得する。
　制御部３０は、他の入力ポートを備えており、この入力ポートは組電池１１（即ち、電池セル１２）を流れる電流に応じた電圧となる信号を出力する図示しない電流検出回路に接続されている。制御部３０は、他の入力ポートに入力された信号をアナログ－デジタル変換して、電池セル１２を流れる電流を示す値を取得する。
　制御部３０は、電池セル１２の両電極間の電圧及びそのときに流れる電流を取得し、これら電圧及び電流の複数の組み合わせに基づいて、電池セル１２の劣化度ＳＯＨを推定する。具体的には、電圧と電流とを互いに直交する座標とした系において、電圧及び電流の組み合わせを座標とする２点をプロットし（各組み合わせにおいて電圧が異なる）、これら２点を結ぶ直線の傾きを、内部抵抗ｒとして得ることができる。そして、内部抵抗ｒに対応するＳＯＨの換算テーブルをあらかじめＲＯＭに記憶しておき、内部抵抗ｒを当該換算テーブルに当てはめることによりＳＯＨを推定する。
　制御部３０は、電池セル１２の両電極間の電圧に基づいて、当該電池セル１２の充電率ＳＯＣを検出する。本実施形態において、電池セル１２の両電極間の電圧について充電終止電圧Ｖｔｈを４．０Ｖ、放電終止電圧Ｖｔｌを３．０Ｖとしており、これら充電終止電圧Ｖｔｈと放電終止電圧Ｖｔｌとの間で電圧が充電率ＳＯＣに対して図２のグラフに示すように変化するものとしている。この電池セル１２の両電極間の電圧と充電率ＳＯＣとの関係を示す充電率関係情報は、予備計測やシミュレーションなどにより予め取得して情報テーブル形式などでＲＯＭに記憶しておき、この情報テーブルに電圧を当てはめることにより充電率ＳＯＣを検出する。勿論、これは一例であって、これ以外にも、電池セル１２の電圧と充電率ＳＯＣとがリニアに変化する場合などにおいては、電池セル１２の電圧が４．０Ｖであるとき充電率ＳＯＣが１００％とし、電圧が３．５Ｖであるとき充電率ＳＯＣが５０％とし、電圧が３．０Ｖであるとき充電率ＳＯＣが０％としてもよい。充電率ＳＯＣを検出するときの電圧として、電池セル１２の開放電圧（両電極を開放した状態（またはそれに近い状態）での当該量電極間の電圧）を用いることで、高精度で充電率ＳＯＣを検出できる。
　制御部３０の通信ポートは、図示しない車両内ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）など）に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両のコンビネーションメータなどの表示装置に接続される。制御部３０のＣＰＵは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、組電池１１の状態等を表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき組電池１１の状態等を表示する。
　制御部３０は、補助電池１７の充電率も検出している。一例として、制御部３０は、車両内ネットワークを通じて、補助電池１７の制御を行う電子制御装置などから補助電池１７の充電率を示す信号を受信することにより、当該補助電池１７の充電率を検出する。
　次に、上述した制御装置２０の制御部３０が実行する処理（充電率平準化処理１）の一例について、図３のフローチャートを参照して説明する。
　ステップＳ１１０では、組電池１１の複数の電池セル１２のうちの両電極間の電圧が最も高い電池セル１２（以下、「最高電圧電池セル１２Ｈ」という）及び両電極間の電圧が最も低い電池セル１２（以下、「最低電圧電池セル１２Ｌ」という）を検出する。具体的には、制御部３０が、セル監視ユニット２１に制御信号を出力して、複数の電池セル１２を順に制御部３０に接続するとともに、複数の電池セル１２のそれぞれの両電極間の電圧を検出する。そして、制御部３０が、すべての複数の電池セル１２の両電極間の電圧を検出した後、当該電圧の最も高い電池セル１２を最高電圧電池セル１２Ｈとして検出し、当該電圧の最も低い電池セル１２を最低電圧電池セル１２Ｌとして検出する。そして、ステップＳ１２０に進む。
　ステップＳ１２０では、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。具体的には、制御部３０が、最高電圧電池セル１２Ｈの両電極間の電圧に基づいて、その充電率ＳＯＣＨを検出し、同様に、最低電圧電池セル１２Ｌの電圧に基づいて、その充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、ステップＳ１３０に進む。
　ステップＳ１３０では、制御部３０が、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬの少なくとも一方が、基準充電率範囲から外れているか否かを判定する。本実施形態において、基準充電率範囲は、一例として、上限が９０％で下限が１０％に設定されている。そして、充電率ＳＯＣＨ及び充電率ＳＯＣＬの少なくとも一方が、基準充電率範囲から外れていると、ステップＳ１４０に進み（Ｓ１３０でＹ）、これら充電率ＳＯＣＨ及び充電率ＳＯＣＬが共に基準充電率範囲内にあると、ステップＳ１１０に戻る（Ｓ１３０でＮ）。
　ステップＳ１４０では、制御部３０が、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値ΔＳＯＣが、差分上限値を超えているか否かを判定する。本実施形態において、差分上限値は、一例として、２％に設定されている。そして、差分値ΔＳＯＣが差分上限値を超えていると、ステップＳ１５０に進み（Ｓ１４０でＹ）、差分値ΔＳＯＣが差分上限値以下だと、ステップＳ１１０に戻る（Ｓ１４０でＮ）。
　ステップＳ１５０では、制御部３０が、スイッチアレイ２２に制御信号を出力して、最高電圧電池セル１２Ｈを双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続する。そして、ステップＳ１６０に進む。
　ステップＳ１６０では、制御部３０が、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に制御信号を出力して、最高電圧電池セル１２Ｈの電力により補助電池１７を充電するように双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３を動作させる。そして、ステップＳ１７０に進む。
　ステップＳ１７０では、補助電池１７を所定量充電したか否かを判定する。具体的には、制御部３０が、セル監視ユニット２１に制御信号を出力して、最高電圧電池セル１２Ｈを制御部３０に接続するとともに、最高電圧電池セル１２Ｈの両電極間の電圧を検出し、この電圧に基づいて最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨを検出する。そして、制御部３０が、この充電率ＳＯＣＨが充電開始から所定値分（例えば、２％）減少したか否かを判定して、所定値分減少していなかったら、補助電池１７を所定量充電していないものとして判定を繰り返し（Ｓ１７０でＮ）、所定値分減少していたら、補助電池１７を所定量充電したものと判定してステップＳ１８０に進む。（Ｓ１７０でＹ）。なお、ステップＳ１７０では、制御部３０は、補助電池１７の充電率も検出しており、補助電池１７の充電率が増加して１００％に達した場合も、補助電池１７の充電を停止すべく、ステップＳ１８０に進む。
　ステップＳ１８０では、制御部３０が、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に制御信号を出力して、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３を停止させる。そして、ステップＳ１９０に進む。
　ステップＳ１９０では、制御部３０が、スイッチアレイ２２に制御信号を出力して、最低電圧電池セル１２Ｌを双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続する。そして、ステップＳ２００に進む。
　ステップＳ２００では、制御部３０が、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に制御信号を出力して、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電するように双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３を動作させる。そして、ステップＳ２１０に進む。
　ステップＳ２１０では、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電したか否かを判定する。具体的には、制御部３０が、セル監視ユニット２１に制御信号を出力して、最低電圧電池セル１２Ｌを制御部３０に接続するとともに、最低電圧電池セル１２Ｌの両電極間の電圧を検出し、この電圧に基づいて最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、制御部３０が、この充電率ＳＯＣＬが充電開始から所定値分（例えば、２％）増加したか否かを判定して、所定値分増加していなかったら、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電していないものとして判定を繰り返し（Ｓ２１０でＮ）、所定値分増加していたら、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電したものと判定してステップＳ２２０に進む（Ｓ２１０でＹ）。なお、ステップＳ２１０では、制御部３０は、補助電池１７の充電率も検出しており、補助電池１７の充電率が減少して所定の下限値（例えば９０％）に達した場合も、最低電圧電池セル１２Ｌの充電を停止すべく、ステップＳ２２０に進む。
　ステップＳ２２０では、制御部３０が、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に制御信号を出力して、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３を停止させる。そして、再度、充電率平準化処理１を実行するため、ステップＳ１１０に戻る。
　制御部３０が、上述したステップＳ１１０を実行することでセル監視ユニットとともに電池セル検出手段として機能し、上述したステップＳ１２０を実行することで充電率検出手段として機能し、上述したステップＳ１５０及びＳ１９０を実行することで接続切替制御手段として機能する。
　次に、上述した電源システム１（制御装置２０）の動作の一例について説明する。
　制御装置２０は、電池モジュール１０の組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの両電極間の電圧を検出し、この電圧の最も高い最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及びこの電圧の最も低い最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する（Ｓ１１０、Ｓ１２０）。
　そして、例えば、充電率ＳＯＣＨが９１％でかつ充電率ＳＯＣＬが８７％だったとき、充電率ＳＯＣＨが基準充電率範囲を外れており（Ｓ１３０でＹ）、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値が差分上限値を超えているので（Ｓ１４０でＹ）、最高電圧電池セル１２Ｈの電力により補助電池１７を充電して充電率ＳＯＣＨを減少させ（９１％→８９％）（Ｓ１５０～Ｓ１８０、図４）、そのあと、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電して充電率ＳＯＣＬを増加させる（８７％→８９％）（Ｓ１９０～Ｓ２２０、図５）。
　または、例えば、充電率ＳＯＣＨが１３％でかつ充電率ＳＯＣＬが９％だったとき、充電率ＳＯＣＬが基準充電率範囲を外れており（Ｓ１３０でＹ）、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値が差分上限値を超えているので（Ｓ１４０でＹ）、最高電圧電池セル１２Ｈの電力により補助電池１７を充電して充電率ＳＯＣＨを減少させ（１３％→１１％）（Ｓ１５０～Ｓ１８０、図４）、そのあと、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電して充電率ＳＯＣＬを増加させる（９％→１１％）（Ｓ１９０～Ｓ２２０、図５）。
　このようにすることで、組電池１１が有する複数の電池セル１２の充電率を平準化できる。
　以上より、本実施形態によれば、制御装置２０が、組電池１１とは別体の補助電池１７に接続された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３と、補助電池１７の電力により電池セル１２を充電するように、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれを双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に選択的に接続可能なスイッチアレイ２２と、スイッチアレイ２２を制御して、複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣの差が小さくなるように当該複数の電池セル１２のうちから選択された最低電圧電池セル１２Ｌを双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続する制御部３０と、を有している。このようにしたことから、充電率ＳＯＣの比較的小さい最低電圧電池セル１２Ｌを双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池１７の電力で当該最低電圧電池セル１２Ｌを充電でき、即ち、複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣの差が小さくなるように電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を電池セル１２に移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣをより速やかに平準化できる。
　また、制御装置２０が、補助電池１７に接続された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３と、電池セル１２の電力により補助電池１７を充電するように、複数の電池セル１２のそれぞれを双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に選択的に接続可能なスイッチアレイ２２と、を有している。そして、制御部３０が、スイッチアレイ２２を制御して、複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣの差が小さくなるように複数の電池セル１２のうちから選択された最高電圧電池セル１２Ｈを双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続する。このようにしたことから、充電率ＳＯＣの比較的大きい最高電圧電池セル１２Ｈを双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池１７を当該最高電圧電池セル１２Ｈの電力により充電でき、即ち、電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣをより速やかに平準化できる。
　また、制御装置２０の制御部３０が、複数の電池セル１２のうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル１２Ｈ及び両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セル１２Ｌを検出するとともに、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、制御装置２０の制御部３０が、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬの少なくとも一方が基準充電率範囲から外れかつこれら充電率ＳＯＣＨ及び充電率ＳＯＣＬの差分値ΔＳＯＣが差分上限値を超えていたとき、スイッチアレイ２２を制御して最高電圧電池セル１２Ｈを双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続し、その後、スイッチアレイ２２を制御して最低電圧電池セル１２Ｌを双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続する。このようにしたことから、最高電圧電池セル１２Ｈ及び最低電圧電池セル１２Ｌは他の電池セル１２との充電率の乖離が大きいものと考えられ、これらの間で補助電池１７を介して電荷を移送できるので、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣをより一層速やかに平準化できる。
　また、上述した実施形態において、複数の電池セル１２のそれぞれを選択的に制御部３０に接続可能なセル監視ユニット２１と、複数の電池セル１２のそれぞれを選択的に双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続可能なスイッチアレイ２２と、を別々に設けていたが、これに限定されるものでなく、例えば、セル監視ユニット２１（即ち、それを構成するアナログスイッチやリレー装置など）の電流容量を拡大して、複数の電池セル１２のそれぞれを選択的に制御部３０に接続可能とすると同時に、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に接続可能にして、セル監視ユニット２１がスイッチアレイ２２の機能を兼ねるようにしてもよい。このようにすることで、制御装置２０を構成する部品を減らすことができ、製造コストを低減できる。
（第２の実施形態）
　以下、本発明の第２の実施形態の充電率平準化装置及びそれを備えた電源システムについて、図６～図８を参照して説明する。
　図６は、本発明の第２の実施形態の電源システムの概略構成を示す図である。図７は、図６の電源システムの制御装置の制御部が行う充電率平準化処理２の一例を示すフローチャートである。図８は、図６の電源システムにおける補助電池から電池セルへの電荷の移送を模式的に示す図である。
　本実施形態の電源システムは、上述した第１の実施形態の電源システムと同様に、例えば、電気自動車などの車両に搭載され、当該車両の電動モータ等の高圧系電装品に電力を供給するとともに、電源システムの組電池が備える複数の電池セルの充電率を平準化させて、より多くの電力を出力できるようにするものである。勿論、本発明は、電気自動車などの車両以外の装置、システムなどに適用してもよい。
　図６に示すように、本実施形態の電源システム（図中、符号２で示す）は、電池モジュール１０と、補助電池１７と、オルタネータ１８と、充電率平準化装置としての制御装置２０Ａと、を備えている。この電源システム２は、上述した第１の実施形態の電源システム１において、オルタネータ１８を追加するとともに、制御装置２０に代えて制御装置２０Ａを備えていること以外は、電源システム１と同一の構成である。よって、第１の実施形態の電源システム１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
　オルタネータ１８は、車両のエンジンなどの動力により電力を生成する発電機である。オルタネータ１８は、補助電池１７に接続されて、当該補助電池１７を充電する。
　制御装置２０Ａは、セル監視ユニット２１と、スイッチアレイ２２と、ＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａと、制御部３０Ａと、を有している。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａは、一方の端子から入力された直流電圧を変換して他方の端子から異なる直流電圧として出力する電圧変換器である。ＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａは、他方の端子がスイッチアレイ２２を介して組電池１１が有する複数の電池セル１２に選択的に接続され、一方の端子が補助電池１７に接続されている。ＤＣ－ＤＣコンバータ２３は、補助電池１７からの電力により電池セル１２を充電する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２３は、電池セル充電手段に相当する。
　制御部３０Ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵したマイクロコンピュータなどで構成されており、電源システム２全体の制御を司る。ＲＯＭには、ＣＰＵを接続切替制御手段、電池セル検出手段、充電率検出手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されている。ＣＰＵは、この制御プログラムを実行することにより上記各種手段として機能する。また、ＲＯＭには、後述する充電率平準化処理１で用いられる各種パラメータ（基準充電率範囲、差分上限値）が記憶されている。
　制御部３０Ａは、複数の出力ポートを備えており、これら出力ポートは、セル監視ユニット２１、スイッチアレイ２２及びＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａに接続されている。制御部３０Ａは、出力ポートから制御信号を出力して、セル監視ユニット２１及びスイッチアレイ２２の接続を切り替えたり、ＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａの動作を制御したりする。また、制御部３０Ａの出力ポートは、電池モジュール１０の遮断機１５にも接続されており、出力ポートから制御信号を出力して、遮断機１５の動作を制御する。
　制御部３０Ａは、入力ポートを備えており、この入力ポートはセル監視ユニット２１を介して電池セル１２に接続されている。制御部３０Ａは、入力ポートに入力された電圧をアナログ－デジタル変換して、当該電池セル１２の両電極間の電圧を示す値を取得する。
　制御部３０Ａは、他の入力ポートを備えており、この入力ポートは組電池１１（即ち、電池セル１２）を流れる電流に応じた電圧となる信号を出力する図示しない電流検出回路に接続されている。制御部３０Ａは、他の入力ポートに入力された信号をアナログ－デジタル変換して、電池セル１２を流れる電流を示す値を取得する。
　制御部３０Ａは、電池セル１２の両電極間の電圧及びそのときに流れる電流を取得し、これら電圧及び電流の複数の組み合わせに基づいて、電池セル１２の劣化度ＳＯＨを推定する。具体的には、電圧と電流とを互いに直交する座標とした系において、電圧及び電流の組み合わせを座標とする２点をプロットし（各組み合わせにおいて電圧が異なる）、これら２点を結ぶ直線の傾きを、内部抵抗ｒとして得ることができる。そして、内部抵抗ｒに対応するＳＯＨの換算テーブルをあらかじめＲＯＭに記憶しておき、内部抵抗ｒを当該換算テーブルに当てはめることによりＳＯＨを推定する。
　制御部３０Ａは、電池セル１２の両電極間の電圧に基づいて、当該電池セル１２の充電率ＳＯＣを検出する。本実施形態において、電池セル１２の両電極間の電圧について充電終止電圧Ｖｔｈを４．０Ｖ、放電終止電圧Ｖｔｌを３．０Ｖとしており、これら充電終止電圧Ｖｔｈと放電終止電圧Ｖｔｌとの間で上記電圧が充電率ＳＯＣに対してリニアに変化するものとしている。即ち、電池セル１２の両電極間の電圧が４．０Ｖであるとき充電率ＳＯＣが１００％となり、当該電圧が３．５Ｖであるとき充電率ＳＯＣが５０％となり、当該電圧が３．０Ｖであるとき充電率ＳＯＣが０％となる。勿論、これは一例であって、これ以外にも、例えば、図２に示すように、電池セル１２の両電極間の電圧と充電率ＳＯＣとがリニアに変化しない場合などにおいては、予備計測やシミュレーションなどにより当該電圧と充電率ＳＯＣとの関係に関するテーブルなどの充電率関係情報を予め作成してＲＯＭに記憶しておき、この充電率関係情報に検出した電圧を当てはめることにより充電率ＳＯＣを検出するようにしてもよい。
　制御部３０Ａの通信ポートは、図示しない車両内ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）など）に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両のコンビネーションメータなどの表示装置に接続される。制御部３０ＡのＣＰＵは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、組電池１１の状態等を表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき組電池１１の状態等を表示する。
　制御部３０Ａは、補助電池１７の充電率も検出している。一例として、制御部３０Ａは、車両内ネットワークを通じて、補助電池１７の制御を行う電子制御装置などから補助電池１７の充電率を示す信号を受信することにより、当該補助電池１７の充電率を検出する。
　次に、上述した制御装置２０Ａの制御部３０Ａが実行する処理（充電率平準化処理２）の一例について、図７のフローチャートを参照して説明する。
　ステップＴ１１０では、組電池１１の複数の電池セル１２のうちの両電極間の電圧が最も高い電池セル１２（以下、「最高電圧電池セル１２Ｈ」という）及び両電極間の電圧が最も低い電池セル１２（以下、「最低電圧電池セル１２Ｌ」という）を検出する。具体的には、制御部３０Ａが、セル監視ユニット２１に制御信号を出力して、複数の電池セル１２を順に制御部３０Ａに接続するとともに、複数の電池セル１２のそれぞれの両電極間の電圧を検出する。そして、制御部３０Ａが、すべての複数の電池セル１２の両電極間の電圧を検出した後、当該電圧の最も高い電池セル１２を最高電圧電池セル１２Ｈとして検出し、当該電圧の最も低い電池セル１２を最低電圧電池セル１２Ｌとして検出する。そして、ステップＴ１２０に進む。
　ステップＴ１２０では、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。具体的には、制御部３０Ａが、最高電圧電池セル１２Ｈの両電極間の電圧に基づいて、その充電率ＳＯＣＨを検出し、同様に、最低電圧電池セル１２Ｌの電圧に基づいて、その充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、ステップＴ１３０に進む。
　ステップＴ１３０では、制御部３０Ａが、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値ΔＳＯＣが、差分上限値を超えているか否かを判定する。本実施形態において、差分上限値は、一例として、２％に設定されている。そして、差分値ΔＳＯＣが差分上限値を超えていると、ステップＴ１４０に進み（Ｔ１３０でＹ）、差分値ΔＳＯＣが差分上限値以下だと、ステップＴ１１０に戻る（Ｔ１３０でＮ）。
　ステップＴ１４０では、制御部３０Ａが、スイッチアレイ２２に制御信号を出力して、最低電圧電池セル１２ＬをＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａに接続する。そして、ステップＴ１５０に進む。
　ステップＴ１５０では、制御部３０Ａが、ＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａに制御信号を出力して、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電するようにＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａを動作させる。そして、ステップＴ１６０に進む。
　ステップＴ１６０では、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電したか否かを判定する。具体的には、制御部３０Ａが、セル監視ユニット２１に制御信号を出力して、最低電圧電池セル１２Ｌを制御部３０Ａに接続するとともに、最低電圧電池セル１２Ｌの両電極間の電圧を検出し、この電圧に基づいて最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、制御部３０Ａが、この充電率ＳＯＣＬが充電開始から所定値分（例えば、２％）増加したか否かを判定して、所定値分増加していなかったら、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電していないものとして判定を繰り返し（Ｔ１６０でＮ）、所定値分増加していたら、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電したものと判定してステップＴ１７０に進む。（Ｔ１６０でＹ）。なお、ステップＴ１６０では、制御部３０Ａは、補助電池１７の充電率も検出しており、補助電池１７の充電率が減少して０％に達した場合も、最低電圧電池セル１２Ｌの充電を停止すべく、ステップＴ１７０に進む。
　ステップＴ１７０では、制御部３０Ａが、ＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａに制御信号を出力して、ＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａを停止させる。そして、再度、充電率平準化処理２を実行するため、ステップＴ１１０に戻る。
　制御部３０が、上述したステップＴ１１０を実行することで電池セル検出手段として機能し、上述したステップＴ１２０を実行することで充電率検出手段として機能し、上述したステップＴ１４０を実行することで接続切替制御手段として機能する。
　次に、上述した電源システム２（制御装置２０Ａ）の動作の一例について説明する。
　制御装置２０Ａは、電池モジュール１０の組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの両電極間の電圧を検出し、この電圧の最も高い最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及びこの電圧の最も低い最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する（Ｔ１１０、Ｔ１２０）。
　そして、例えば、充電率ＳＯＣＨが８２％でかつ充電率ＳＯＣＬが７９％だったとき、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値が差分上限値を超えているので（Ｔ１３０でＹ）、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電して充電率ＳＯＣＬを増加させる（７９％→８１％）（Ｔ１４０～Ｔ１７０、図７）。
　または、例えば、充電率ＳＯＣＨが２７％でかつ充電率ＳＯＣＬが２４％だったとき、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値が差分上限値を超えているので（Ｔ１３０でＹ）、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電して充電率ＳＯＣＬを増加させる（２４％→２６％）（Ｔ１４０～Ｔ１７０、図７）。
　このようにすることで、組電池１１が有する複数の電池セル１２の充電率を平準化できる。
　以上より、本実施形態によれば、制御装置２０Ａが、組電池１１とは別体の補助電池１７に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａと、補助電池１７の電力により電池セル１２を充電するように、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれをＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａに選択的に接続可能なスイッチアレイ２２と、スイッチアレイ２２を制御して、複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣの差が小さくなるように当該複数の電池セル１２のうちから選択された最低電圧電池セル１２ＬをＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａに接続する制御部３０と、を有している。このようにしたことから、充電率ＳＯＣの比較的小さい最低電圧電池セル１２ＬをＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａに接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池１７の電力で当該最低電圧電池セル１２Ｌを充電でき、即ち、複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣの差が小さくなるように電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を電池セル１２に移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣをより速やかに平準化できる。
　また、制御装置２０Ａの制御部３０Ａが、複数の電池セル１２のうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル１２Ｈ及び両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セル１２Ｌを検出するとともに、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、制御装置２０Ａの制御部３０Ａが、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨと最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬとの差分値ΔＳＯＣが差分上限値を超えていたとき、スイッチアレイ２２を制御して最低電圧電池セル１２ＬをＤＣ－ＤＣコンバータ２３Ａに接続する。このようにしたことから、両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セル１２Ｌは他の電池セル１２との充電率ＳＯＣの乖離が大きいものと考えられ、このような最低電圧電池セル１２Ｌに補助電池１７から電荷を移送できるので、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣをより一層速やかに平準化できる。
　以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の充電率平準化装置及び電源システムはこれらの実施形態の構成に限定されるものではない。
　例えば、上述した第１の実施形態では、最高電圧電池セル１２Ｈの電荷を補助電池１７に移送（即ち、最高電圧電池セル１２Ｈの電力により補助電池１７を充電）したのち、補助電池１７の電荷を最低電圧電池セル１２Ｌに移送（即ち、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電）する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、比較的充電率の高い複数の電池セル１２の電荷を順次補助電池１７に移送し、補助電池１７の電荷を比較的充電率の低い複数の電池セル１２に順次移送する構成であってもよい。
　また、上述した第２の実施形態では、補助電池１７の電荷を最低電圧電池セル１２Ｌに移送（即ち、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電）するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、最高電圧電池セル１２Ｈを除く他の複数の電池セル１２のそれぞれについて、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率と同一の充電率となるまで、順次補助電池１７の電荷を移送する構成であってもよい。
　また、上述した第１の実施形態では、最高電圧電池セル１２Ｈの電荷を補助電池１７に移送する動作、及び、補助電池１７の電荷を最低電圧電池セル１２Ｌに移送する動作を排他的に行う構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２３に代えて、電池セル１２の電力により補助電池１７を充電（電荷の移送）する放電用ＤＣ－ＤＣコンバータ及び補助電池１７の電力により電池セル１２を充電する充電用ＤＣ－ＤＣコンバータを設けて、上記各動作を同時に行う構成としてもよい。
　なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の充電率平準化装置及び電源システムの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
　１、２　　　　電源システム
　１０　　　　　電池モジュール
　１１　　　　　組電池
　１２　　　　　電池セル
　１２Ｈ　　　　最高電圧電池セル
　１２Ｌ　　　　最低電圧電池セル
　１５　　　　　遮断機
　１７　　　　　補助電池
　１８　　　　　オルタネータ
　２０、２０Ａ　制御装置（充電率平準化装置）
　２１　　　　　セル監視ユニット（電池セル検出手段、電圧検出用接続切替手段）
　２２　　　　　スイッチアレイ（充電用接続切替手段、放電用接続切替手段）
　２３　　　　　双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（電池セル充電手段、補助電池充電手段）
　２３Ａ　　　　ＤＣ－ＤＣコンバータ（電池セル充電手段）
　３０、３０Ａ　制御部（接続切替制御手段、電池セル検出手段、充電率検出手段、電圧検出手段）
　Ｌ１　　　　　高圧系電装品
　Ｌ２　　　　　低圧系電装品

Claims (6)

  1. 　組電池が有する複数の電池セルの充電率を平準化する充電率平準化装置であって、
    　前記組電池とは別体の補助電池に接続された電池セル充電手段と、
    　前記補助電池の電力により前記電池セルを充電するように、前記複数の電池セルのそれぞれを前記電池セル充電手段に選択的に接続可能な充電用接続切替手段と、
    　前記充電用接続切替手段を制御して、前記複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように前記複数の電池セルのうちから選択された一の電池セルを前記電池セル充電手段に接続する接続切替制御手段と、を有していることを特徴とする充電率平準化装置。
  2. 　前記補助電池に接続された補助電池充電手段と、
    　前記電池セルの電力により前記補助電池を充電するように、前記複数の電池セルのそれぞれを前記補助電池充電手段に選択的に接続可能な放電用接続切替手段と、をさらに有し、
    　前記接続切替制御手段が、前記放電用接続切替手段をさらに制御して、前記複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように前記複数の電池セルのうちから選択された一の電池セルを前記補助電池充電手段に接続することを特徴とする請求項１に記載の充電率平準化装置。
  3. 　前記複数の電池セルのうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル及び前記電圧の最も低い最低電圧電池セルを検出する電池セル検出手段と、
    　前記最高電圧電池セルの充電率及び前記最低電圧電池セルの充電率を検出する充電率検出手段と、をさらに備え、
    　前記接続切替制御手段が、前記最高電圧電池セルの充電率及び前記最低電圧電池セルの充電率の少なくとも一方が基準充電率範囲から外れかつこれら充電率の差分値が差分上限値を超えていたとき、前記放電用接続切替手段を制御して前記最高電圧電池セルを前記補助電池充電手段に接続し、前記充電用接続切替手段を制御して前記最低電圧電池セルを前記電池セル充電手段に接続することを特徴とする請求項２に記載の充電率平準化装置。
  4. 　前記電池セル検出手段が、１つの電圧検出手段と、前記複数の電池セルのそれぞれを前記電圧検出手段に選択的に接続可能な電圧検出用接続切替手段とを有し、
    　前記電圧検出用接続切替手段が、前記複数の電池セルのそれぞれを前記補助電池充電手段にも選択的に接続可能にすることにより前記放電用接続切替手段も兼ねるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の充電率平準化装置。
  5. 　前記複数の電池セルのうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル及び前記電圧の最も低い最低電圧電池セルを検出する電池セル検出手段と、
    　前記最高電圧電池セルの充電率及び前記最低電圧電池セルの充電率を検出する充電率検出手段と、をさらに備え、
    　前記接続切替制御手段が、前記最高電圧電池セルの充電率と前記最低電圧電池セルの充電率との差分値が差分上限値を超えていたとき、前記充電用接続切替手段を制御して前記最低電圧電池セルを前記電池セル充電手段に接続することを特徴とする請求項１に記載の充電率平準化装置。
  6. 　組電池と、前記組電池が備える複数の電池セルの充電率を平準化する充電率平準化装置と、を備えた電源システムであって、
    　前記充電率平準化装置が、請求項１～５のいずれか一項に記載の充電率平準化装置で構成されていることを特徴とする電源システム。
PCT/JP2015/064187 2014-07-24 2015-05-18 充電率平準化装置及び電源システム Ceased WO2016013281A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580035380.5A CN106663959A (zh) 2014-07-24 2015-05-18 充电率均等化装置以及电源系统
US15/382,784 US10658849B2 (en) 2014-07-24 2016-12-19 Charging rate leveling device and power supply system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-150804 2014-07-24
JP2014150804A JP6725201B2 (ja) 2014-07-24 2014-07-24 充電率平準化装置及び電源システム

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/382,784 Continuation US10658849B2 (en) 2014-07-24 2016-12-19 Charging rate leveling device and power supply system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016013281A1 true WO2016013281A1 (ja) 2016-01-28

Family

ID=55162820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/064187 Ceased WO2016013281A1 (ja) 2014-07-24 2015-05-18 充電率平準化装置及び電源システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10658849B2 (ja)
JP (1) JP6725201B2 (ja)
CN (1) CN106663959A (ja)
WO (1) WO2016013281A1 (ja)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016084347A1 (ja) * 2014-11-25 2017-09-07 日本電気株式会社 エネルギー管理装置、エネルギー管理方法及びプログラム
JP2017063555A (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 トヨタ自動車株式会社 充電装置
CN107305962B (zh) * 2016-04-25 2022-05-13 松下知识产权经营株式会社 检测系统和判定系统
CN213185534U (zh) * 2016-05-25 2021-05-11 米沃奇电动工具公司 电力设备
JP6883396B2 (ja) * 2016-08-25 2021-06-09 矢崎総業株式会社 急速充電装置
US10615465B2 (en) * 2016-09-23 2020-04-07 Artisan Vehicle Systems Inc. Battery management system
KR101866063B1 (ko) * 2016-10-07 2018-06-08 현대자동차주식회사 보조배터리의 릴레이 제어 시스템 및 그 방법
EP4094978A1 (en) * 2016-12-12 2022-11-30 Honeywell International Inc. Adaptive balancing for battery management
JP6778929B2 (ja) * 2017-02-24 2020-11-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電システム
JP2019033653A (ja) * 2017-08-10 2019-02-28 田淵電機株式会社 蓄電装置
KR102066410B1 (ko) * 2017-08-16 2020-01-15 에스케이이노베이션 주식회사 충전 전류를 이용한 셀 밸런싱 장치 및 셀 밸런싱 방법
KR102202613B1 (ko) 2017-09-27 2021-01-12 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 균등화 장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
US11073563B2 (en) 2017-12-18 2021-07-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for estimating state of battery
KR102734291B1 (ko) * 2017-12-18 2024-11-27 삼성전자주식회사 배터리 상태 추정 방법 및 장치
JP6913050B2 (ja) 2018-03-13 2021-08-04 矢崎総業株式会社 高電圧系と低電圧系とを備えた電源系
JP6922820B2 (ja) * 2018-04-13 2021-08-18 トヨタ自動車株式会社 電源制御装置
EP3906593A4 (en) 2019-01-04 2023-07-26 Rejoule Incorporated DEVICE AND METHOD FOR CHARACTERIZING AND MANAGING ENERGY STORAGE CELLS STACKED IN SERIES
CN109747468A (zh) * 2019-03-08 2019-05-14 北京博电新力电气股份有限公司 一种电动汽车直流充电检测装置
KR102785624B1 (ko) 2019-08-23 2025-03-25 주식회사 엘지에너지솔루션 에너지저장시스템(ess)의 셀 안정화 방법 및 시스템
CN111009945B (zh) * 2019-12-25 2021-11-23 孚能科技(赣州)股份有限公司 基于光电转换的电池组均衡电路及均衡方法
TW202137620A (zh) * 2020-03-25 2021-10-01 飛宏科技股份有限公司 雙埠電池充電系統及其充電方法
US20220416563A1 (en) * 2020-03-30 2022-12-29 Mitsubishi Electric Corporation Elevator
US12119683B2 (en) * 2020-10-23 2024-10-15 Denso Corporation Battery management device and battery device
KR20220100332A (ko) * 2021-01-08 2022-07-15 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 장치 및 전압 공급 방법
JP7583234B2 (ja) * 2021-10-20 2024-11-14 株式会社クボタ バッテリ劣化診断システム
TWI788165B (zh) 2021-12-28 2022-12-21 台達電子工業股份有限公司 電源傳輸系統及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1032936A (ja) * 1996-07-12 1998-02-03 Tokyo R & D:Kk 電源装置の制御システムおよび制御方法
JPH10285818A (ja) * 1997-03-28 1998-10-23 Nissan Motor Co Ltd 組電池の充放電制御装置
JP2001103614A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Honda Motor Co Ltd 蓄電装置の残容量検出装置
JP2007006552A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Denso Corp 組電池用均等化回路

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3615500B2 (ja) * 2001-06-22 2005-02-02 三洋電機株式会社 組電池の充電率調整回路
JP3867581B2 (ja) * 2002-01-17 2007-01-10 松下電器産業株式会社 組電池システム
US20070257642A1 (en) * 2003-06-19 2007-11-08 Sean Xiao Battery cell monitoring and balancing circuit
CN1607708A (zh) * 2003-10-13 2005-04-20 上海燃料电池汽车动力系统有限公司 锂离子动力蓄电池均衡电路
US7262579B1 (en) * 2006-02-13 2007-08-28 Component Systems Inc. Inverted electric motor and method for using such to propel a vehicle
JP5035978B2 (ja) * 2007-08-24 2012-09-26 株式会社日本自動車部品総合研究所 車両用ｄｃｄｃコンバータ装置
JP5235481B2 (ja) * 2008-04-23 2013-07-10 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
US8896146B2 (en) * 2009-03-09 2014-11-25 Ford Global Technologies, Llc Automotive power system
JP5463810B2 (ja) * 2009-09-09 2014-04-09 日産自動車株式会社 組電池の容量調整装置
JP5537913B2 (ja) * 2009-11-30 2014-07-02 三洋電機株式会社 均等化装置、それを備えたバッテリシステムおよび電動車両
CN102222941B (zh) * 2010-04-13 2013-09-18 登丰微电子股份有限公司 电池电压平衡装置及电池充电装置
JP5453184B2 (ja) * 2010-06-28 2014-03-26 日立ビークルエナジー株式会社 電池制御回路
JP2013013292A (ja) 2011-06-30 2013-01-17 Hitachi Ltd インダクタを介したエネルギ移送によるセルバランス回路
KR101863036B1 (ko) * 2011-11-30 2018-06-01 주식회사 실리콘웍스 배터리 잔존전하량 추정방법 및 배터리 관리시스템
US9472960B2 (en) * 2012-03-22 2016-10-18 Nec Corporation Regulating device, battery assembly device and regulating method
US9484741B2 (en) * 2012-04-18 2016-11-01 Efren Hernandez Multiple voltage power box
CN102868000B (zh) * 2012-09-05 2015-06-17 浙江众泰新能源汽车科技有限公司 一种电动汽车动力源均衡方法
CN103730936B (zh) * 2014-01-03 2015-09-30 桂林电子科技大学 电动汽车动力电池均衡管理系统的均衡管理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1032936A (ja) * 1996-07-12 1998-02-03 Tokyo R & D:Kk 電源装置の制御システムおよび制御方法
JPH10285818A (ja) * 1997-03-28 1998-10-23 Nissan Motor Co Ltd 組電池の充放電制御装置
JP2001103614A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Honda Motor Co Ltd 蓄電装置の残容量検出装置
JP2007006552A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Denso Corp 組電池用均等化回路

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016025820A (ja) 2016-02-08
US10658849B2 (en) 2020-05-19
CN106663959A (zh) 2017-05-10
JP6725201B2 (ja) 2020-07-15
US20170098940A1 (en) 2017-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6725201B2 (ja) 充電率平準化装置及び電源システム
JP5715694B2 (ja) 電池制御装置、電池システム
US12074465B2 (en) Control device, electric storage device, electric storage system, and computer-readable medium
CN105229482B (zh) 电池状态检测装置
CN104471414B (zh) 电池控制装置
CN103548233B (zh) 蓄电器控制电路
JP5682708B2 (ja) 蓄電システム
CN104204832B (zh) 用于互连电池组中的电池组电池的方法、电池组和监控装置
JP5397013B2 (ja) 組電池の制御装置
CN107785948A (zh) 快速充电装置
JP2014185896A (ja) 蓄電システム及び蓄電装置の満充電容量推定方法
EP2179298A1 (en) Apparatus and method for sensing battery cell voltage using isolation capacitor
KR101502965B1 (ko) 전자기기 전원공급장치
US20190146038A1 (en) Internal state estimating device
KR102259965B1 (ko) 충전 제어 장치 및 방법
US11322963B2 (en) Control method for power supply
JP2013121242A (ja) Ｓｏｃ推定装置及び電池パック
US20190288523A1 (en) Power supply system including high-voltage system and low-voltage system
US20150194823A1 (en) Battery charging device and battery charging method
JP6434245B2 (ja) 充電率推定装置及び電源システム
JP6449585B2 (ja) 電池監視システム
JP2014233183A (ja) 蓄電システム及び制御方法
JP6086487B2 (ja) 電池状態検出装置
JP6224363B2 (ja) 電池状態検出装置
KR102768117B1 (ko) 전류 센서 오차 산출 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15824329

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15824329

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1