WO2018008566A1 - 電源制御装置、及び電源システム - Google Patents

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WO2018008566A1
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power
storage means
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耕平 齊藤
朋久 尾勢
前田　茂
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株式会社デンソー
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a power supply control device applied to a power supply system including a plurality of power storage means and a power supply system.
  • connection switching means such as a relay and a switch are provided on each energization path leading to the plurality of storage batteries.
  • the difference in the number of relays and switches on the energization path in the series / parallel state causes a difference in the resistance value of the energization path in each storage battery. Therefore, a difference arises in the charging / discharging current which flows through a some storage battery, and dispersion
  • SOC electrical residual capacity
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and a main purpose thereof is a power supply control device capable of suppressing capacity variation in each power storage unit, and thus allowing appropriate charge / discharge in each power storage unit, And providing a power supply system.
  • the power supply control device of the present disclosure includes a plurality of power storage means and a plurality of switch means provided in an electrical path leading to each power storage means, and the plurality of power storage means connected in parallel to each other and connected in series to each other Applied to a power supply system including a switching unit that switches between the connected serial states.
  • the power supply control device includes a capacity acquisition unit that acquires the remaining electric capacity of each of the plurality of power storage units, and an electric power of each power storage unit acquired by the capacity acquisition unit when the plurality of power storage units are in a parallel state.
  • a current control unit that adjusts a resistance value of a resistance variable unit existing in an electrical path leading to each power storage unit based on a remaining capacity and controls a charge / discharge current for each power storage unit.
  • a power supply system that includes a plurality of power storage means and enables switching between parallel connection and series connection of each power storage means by turning on and off the plurality of switch means
  • SOC main electric capacity
  • the resistance value of the resistance variable unit existing in the electrical path leading to each power storage unit is adjusted based on the remaining electric capacity of each power storage unit.
  • the charge / discharge current is controlled for each power storage means.
  • the magnitude of the charge / discharge current is adjusted for each power storage means, and the remaining electric capacity of each power storage means can be adjusted. As a result, it is possible to suppress variation in capacity among the respective power storage means, and to appropriately charge / discharge each power storage means.
  • a configuration in which a plurality of power storage units may be any configuration having two or more power storage units that can be switched in series-parallel, for example, three or more power storage units.
  • a configuration in which series-parallel switching is performed for at least two of the power storage units is also included.
  • the remaining electrical capacity of the power storage means may indicate the amount of electricity remaining in the total electrical capacity that can be stored in the power storage means, and may include detection errors, redundant use areas, deterioration margins, etc. in the power storage means. It may indicate the amount of electricity remaining in the excluded usable area.
  • FIG. 1 is an electric circuit diagram showing the power supply system in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of the switch.
  • 3A is a diagram showing a state in which lithium ion storage batteries are connected in parallel
  • FIG. 3B is a diagram showing a state in which lithium ion storage batteries are connected in series
  • 4A is a diagram showing a current flow during parallel charging
  • FIG. 4B is a diagram showing a current flow during parallel discharging
  • FIG. 5 is a diagram showing the flow of current during series discharge
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the gate voltage and the drain-source resistance.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure for controlling the connection state and charge / discharge current of the lithium ion storage battery
  • FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure following FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the SOC difference and the switch resistance value.
  • FIG. 10 is an electric circuit diagram showing the power supply system in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which lithium ion storage batteries are connected in parallel.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure for controlling the connection state and charge / discharge current of the lithium ion storage battery
  • FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure following FIG.
  • FIG. 14 is an electric circuit diagram showing a power supply system having another configuration.
  • an in-vehicle power supply device that supplies electric power to various devices of the vehicle in a vehicle that runs using an engine (internal combustion engine) as a drive source is embodied.
  • the power supply system is a so-called dual power supply system including a first power storage device having a lead storage battery and a second power storage device having a plurality of lithium ion storage batteries as the power storage device. .
  • the power supply system includes a lead storage battery 11 and two lithium ion storage batteries 12 and 13, and from each storage battery 11 to 13 to various electric loads 14 and 15 and a rotating electrical machine 16. Can be fed. Further, each of the storage batteries 11 to 13 can be charged by the rotating electrical machine 16.
  • the lead storage battery 11 is a well-known general-purpose storage battery.
  • the lithium ion storage batteries 12 and 13 are high-density storage batteries that have less power loss in charge and discharge and higher output density and energy density than the lead storage battery 11.
  • the lithium ion storage batteries 12 and 13 may be storage batteries having higher energy efficiency during charging / discharging than the lead storage battery 11.
  • the lithium ion storage batteries 12 and 13 are each configured as an assembled battery having a plurality of single cells.
  • the rated voltages of the storage batteries 11 to 13 are the same, for example, 12V.
  • the two lithium ion storage batteries 12 and 13 are housed in a housing case and configured as an integral battery unit U.
  • the battery unit U has two output terminals P1 and P2, among which the lead storage battery 11 and the electric load 14 are connected to the output terminal P1, and the electric load 15 and the rotating electrical machine 16 are connected to the output terminal P2. Has been.
  • the electrical load 14 connected to the output terminal P1 is a 12V system load driven based on 12V power supply from the lead storage battery 11 or the lithium ion storage batteries 12 and 13.
  • the electric load 14 includes a constant voltage request load that is required to be constant or at least stable so that the voltage of the supplied power fluctuates within a predetermined range, and a general electric load other than the constant voltage request load. It is.
  • the constant voltage required load is a load to be protected and is a load in which power supply failure is not allowed. Specific examples of the constant voltage required load include various ECUs such as a navigation device, an audio device, a meter device, and an engine ECU.
  • the electric load 15 is a high-voltage load in which a large driving force is temporarily required, for example, when the vehicle is traveling, that is, a high power requirement may occur.
  • a specific example is an electric steering device.
  • the electric load 14 connected to the output terminal P1 corresponds to a low voltage electric load
  • the electric load 15 and the rotating electrical machine 16 connected to the output terminal P2 correspond to a high voltage electric load.
  • the rotating shaft of the rotating electrical machine 16 is drivingly connected to an engine output shaft (not shown) by a belt or the like.
  • the rotating shaft of the rotating electrical machine 16 is rotated by the rotation of the engine output shaft, while the rotating shaft of the rotating electrical machine 16 is rotated.
  • the rotating electrical machine 16 is an MG (Motor Generator), and has a power generation function for generating power (regenerative power generation) by rotation of the engine output shaft and the axle, and a power running function for applying rotational force to the engine output shaft.
  • the rotating electrical machine 16 is configured to perform adjustment of the generated current during power generation and torque adjustment during powering driving by an inverter as a power conversion device provided integrally or separately.
  • the engine is started and torque assist is performed by driving the rotating electrical machine 16.
  • the rotating electrical machine 16 is an electric load in terms of adding power to the engine output shaft, and is a high power / high current load in comparison with the electric load 14.
  • a switch 17 is provided between the electric load 15 and the rotating electrical machine 16, and the storage batteries 11 to 13 and the rotating electrical machine 16 and the electrical load 15 are electrically connected or disconnected by turning on or off the switch 17. It is like that.
  • the two lithium ion storage batteries 12 and 13 can be switched between a parallel connection state and a serial connection state, which will be described in detail.
  • switches 21 and 22 are provided in series on the electric path L1 between the output terminals P1 and P2.
  • the electrical path L1 is also a part of the energization path where the electrical loads 14 and 15 and the rotating electrical machine 16 are connected to the lead storage battery 11 in the present system.
  • the positive terminal (positive terminal) of the lithium ion storage battery 12 is connected to the first point N1 between the switches 21 and 22, and the positive terminal of the lithium ion storage battery 13 is connected to the second point N2 between the switch 22 and the output terminal P2. It is connected.
  • switches 23 and 24 are provided between the negative terminals of the lithium ion storage batteries 12 and 13 and the ground, respectively.
  • the first point N1 is connected to a third point N3 between the negative terminal of the lithium ion storage battery 13 and the switch 24, and a switch 25 is provided in the connection path.
  • the switches 21 to 25 correspond to “switching units”.
  • Each of the switches 21 to 25 is composed of a semiconductor switching element such as a MOSFET, IGBT, or bipolar transistor.
  • each of the switches 21 to 25 is configured by a MOSFET, and the switches 21 to 25 are turned on and off according to application of a predetermined gate voltage.
  • each of the switches 21 to 25 is configured to have two sets of MOSFETs, and the parasitic diodes of each set of MOSFETs are connected in series so that they are opposite to each other. Good.
  • the parasitic diodes that are opposite to each other completely cut off the current that flows through the path in which the switches 21 to 25 are turned off.
  • the configuration using semiconductor switching elements in each of the switches 21 to 25 may be arbitrary. For example, a configuration in which parasitic diodes of MOSFETs are not arranged in opposite directions may be used.
  • FIG. 3A shows a state in which the lithium ion storage batteries 12 and 13 are connected in parallel
  • FIG. 3B shows a state in which the lithium ion storage batteries 12 and 13 are connected in series.
  • the energization path shown in FIG. 3A is a “parallel energization path”
  • the energization path shown in FIG. 3B is a “series energization path”.
  • the switch 17 is turned off in the parallel state and turned on as necessary in the series state.
  • the switches 21 to 24 are turned on and the switch 25 is turned off.
  • the lithium ion storage batteries 12 and 13 are in a parallel relationship.
  • the output voltages of the output terminals P1 and P2 are both approximately 12V.
  • the lead storage battery 11 and the lithium ion storage batteries 12 and 13 are connected in parallel to the electric load 14 on the P1 side, and the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery are connected in parallel to the rotating electrical machine 16 on the P2 side. 12 and 13 are connected.
  • the electrical load 14 is connected to an intermediate position (first point N1) on the path connecting the positive electrodes of the lithium ion storage batteries 12 and 13 together.
  • the switches 21, 23 and 25 are on and the switches 22 and 24 are off.
  • the lithium ion storage batteries 12 and 13 are connected in series. It has become.
  • the output voltage of the output terminal P1 is approximately 12V
  • the output voltage of the output terminal P2 is approximately 24V.
  • the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 are connected in parallel to the electric load 14 on the P1 side.
  • lithium ion storage batteries 12 and 13 are connected in series to the rotating electrical machine 16 on the P2 side.
  • the rotating electrical machine 16 is connected to a position (second point N2) on the positive electrode side of the storage battery 13 on the high voltage side among the lithium ion storage batteries 12 and 13.
  • the rotating electrical machine 16 is capable of 12V powering driving with a power supply voltage of 12V and 24V powering driving with a power supply voltage of 24V.
  • the rotating electrical machine 16 When the lithium ion storage batteries 12 and 13 are connected in parallel, the rotating electrical machine 16 The rotary electric machine 16 is driven by 24V in a state where the battery is driven by 12V and the lithium ion batteries 12 and 13 are connected in series.
  • the electric load 15 connected to the output terminal P2 is driven by 24V with the lithium ion storage batteries 12 and 13 connected in series.
  • the battery unit U has a control unit 30 constituting battery control means.
  • the control unit 30 switches on / off (opening / closing) the switches 21 to 25 in the battery unit U.
  • the control unit 30 controls on / off of the switches 21 to 25 based on the running state of the vehicle and the storage states of the storage batteries 11 to 13.
  • charging / discharging is implemented using the lead storage battery 11 and the lithium ion storage batteries 12 and 13 selectively.
  • the charge / discharge control based on the storage state of each of the storage batteries 11 and 12 will be briefly described.
  • each lithium ion storage battery 12 and 13 is each provided with the voltage sensor which detects a terminal voltage for every storage battery, and the current sensor which detects an energization current for every storage battery, respectively.
  • the detection result of the sensor is input to the control unit 30.
  • the control unit 30 sequentially acquires the terminal voltage detection values of the lead storage battery 11 and the lithium ion storage batteries 12 and 13 and sequentially acquires the energization currents of the lead storage battery 11 and the lithium ion storage batteries 12 and 13. And based on these acquired values, while calculating OCV (open circuit voltage: OpenageCircuit Voltage) and SOC (residual capacity: State Of Charge) of the lead storage battery 11 and the lithium ion storage batteries 12, 13, the OCV and SOC are calculated. The amount of charge and the amount of discharge to the lithium ion storage batteries 12 and 13 are controlled so as to be maintained within a predetermined use range.
  • OCV open circuit voltage: OpenageCircuit Voltage
  • SOC residual capacity: State Of Charge
  • the lithium ion storage batteries 12 and 13 are basically brought into a parallel state so that the load drive request on the output terminal P2 side and the high voltage power generation for the rotating electrical machine 16 are performed.
  • Each of the lithium ion storage batteries 12 and 13 can be switched to a series state in response to the above request.
  • the control unit 30 temporarily switches the lithium ion storage batteries 12 and 13 from the parallel state to the serial state based on, for example, a drive request for the electric steering device (electric load 15) or a torque assist request by the rotating electrical machine 16. Implement control.
  • the ECU 40 is connected to the control unit 30.
  • the control unit 30 and the ECU 40 are connected by a communication network such as CAN and can communicate with each other, and various data stored in the control unit 30 and the ECU 40 can be shared with each other.
  • the ECU 40 is an electronic control device having a function of performing idling stop control of the vehicle.
  • the idling stop control automatically stops the engine when a predetermined automatic stop condition is satisfied, and restarts the engine when the predetermined restart condition is satisfied under the automatic stop state.
  • the engine is started by the rotating electric machine 16 when the idling stop control is automatically restarted.
  • FIG. 4A shows the current flow during parallel charging
  • FIG. 4B shows the current flow during parallel discharging.
  • a generated current is output from the rotating electrical machine 16, and the lead storage battery 11 and the lithium ion storage batteries 12 and 13 are charged and the electric load 14 is fed by the generated current.
  • the switches 22 and 23 exist in the charging path of the lithium ion storage battery 12, and the charging current Iin 1 flows according to the path resistance including the switches 22 and 23.
  • a switch 24 exists in the charging path to the lithium ion storage battery 13, and a charging current Iin 2 flows according to path resistance including the switch 24.
  • the lithium ion storage battery 13 discharges with the electric load 15 and the rotating electrical machine 16 being discharged, whereas the lithium ion storage battery 12 has the electrical load 15 and the rotating electrical machine. In addition to 16, the electric load 14 is discharged. Therefore, the discharge current Iout1 of the lithium ion storage battery 12 becomes larger than the discharge current Iout2 of the lithium ion storage battery 13, thereby further increasing the SOC difference between the storage batteries 12 and 13.
  • the SOC of each lithium ion storage battery 12 and 13 is varied, there is a disadvantage that the use area of each storage battery 12 and 13 cannot be fully utilized.
  • the control unit 30 corresponds to a “capacity acquisition unit” and a “current control unit”.
  • the resistance value R2 is increased for the switch 24 provided in the energization path of the lithium ion storage battery 13 on the high SOC side.
  • the resistance value R2 is adjusted by controlling the gate voltage Vg of the switch 24 based on the SOC difference (
  • the resistance value R2 of the switch 24, and consequently the lithium ion storage battery 13 side Change the path resistance value.
  • the relationship in which the drain-source resistance increases by lowering the gate voltage Vg is defined with reference to the resistance value Rmin in the normally on state, and the switch resistance value (drain-source resistance) is higher than Rmin. It is variably set to the larger side.
  • the charging current Iin2 flowing through the lithium ion storage battery 13 is reduced, and the charging of the low SOC side lithium ion storage battery 12 is promoted. That is, the path resistance value of the high SOC side lithium ion storage battery 13 is made relatively larger than the path resistance value of the low SOC side lithium ion storage battery 12, and the charging current is controlled for each of the storage batteries 12 and 13. Thereby, the SOC difference of each lithium ion storage battery 12 and 13 can be reduced.
  • the resistance value R1 is increased for the switch 23 provided in the energization path of the lithium ion storage battery 12 on the low SOC side.
  • the resistance value R1 is adjusted by controlling the gate voltage Vg of the switch 23 based on the SOC difference (
  • the resistance value R1 of the switch 23 and thus the path resistance value on the lithium ion storage battery 12 side are changed.
  • the discharge current Iout1 flowing in the lithium ion storage battery 12 is reduced, and the discharge in the high SOC side lithium ion storage battery 12 is promoted. That is, the path resistance value of the low SOC side lithium ion storage battery 12 is made relatively larger than the path resistance value of the high SOC side lithium ion storage battery 13, and the discharge current is controlled for each of the storage batteries 12 and 13. Thereby, the SOC difference of each lithium ion storage battery 12 and 13 can be reduced.
  • FIG. 7 and 8 are flowcharts showing a processing procedure for controlling the connection state and charging / discharging current of each lithium ion storage battery 12, 13, and this processing is repeatedly performed by the control unit 30 at a predetermined cycle.
  • step S11 the SOC of each lithium ion storage battery 12, 13 is acquired, and in the subsequent step S12, the SOC difference of each lithium ion storage battery 12, 13 is calculated. Then, in step S13, the energization current value of each lithium ion storage battery 12 and 13 is acquired.
  • step S14 it is determined whether or not the battery unit U is in a charged state. If the battery unit U is in a charged state, the process proceeds to step S15. If the battery unit U is not in a charged state, the process proceeds to step S31 in FIG.
  • step S14 it is determined that the state of charge is in a state where the amount of power generated by the rotating electrical machine 16 is greater than the amount of power supplied to the load, and the state of discharge is determined if the amount of power supplied to the load is greater than the amount of power generated by the rotating electrical machine 16. It is determined. However, it may be determined whether or not the rotating electrical machine 16 is in a charged state depending on whether or not the rotating electrical machine 16 is in a power generating state.
  • step S15 it is determined whether or not each lithium ion storage battery 12 and 13 is in a parallel state. If the lithium ion storage batteries 12 and 13 are in a parallel state, the process proceeds to subsequent step S16. In step S16, it is determined whether or not a request for switching from the parallel state to the serial state has occurred for the lithium ion storage batteries 12 and 13. If a switching request has not occurred, the process proceeds to step S17, and resistance value adjustment processing in the energization path of each lithium ion storage battery 12, 13 is performed.
  • step S17 based on the SOC difference between the lithium ion storage batteries 12 and 13, a switch to be subjected to resistance adjustment in the energization path of each storage battery 12 and 13 is determined. At this time, when there is a difference in the SOC of each of the lithium ion storage batteries 12 and 13, a switch in the energization path of the high SOC storage battery is set as a resistance adjustment target.
  • step S18 when adjusting the resistance value in the energization path of each of the storage batteries 12 and 13, it is determined whether or not the energization current value flowing in the target path for executing the resistance value adjustment is smaller than a predetermined value. To do. If step S18 is YES, it will progress to subsequent step S19, and if step S18 is NO, this process will be complete
  • step S19 the resistance value of the switch to be adjusted is adjusted.
  • the gate voltage control is performed based on the SOC difference, and the switch to be adjusted is changed to the side where the resistance value in the ON state is increased.
  • the switch resistance value is set according to the SOC difference using the relationship of FIG.
  • switch resistance value is set according to the magnitude
  • the control unit 30 adjusts the switch resistance value by digital analog control or PWM control (the same applies to step S35 described later).
  • step S16 If it is determined in step S16 that a request for switching from the parallel state to the serial state has occurred, the process proceeds to step S20, and it is determined whether or not the SOC difference between the lithium ion storage batteries 12 and 13 is smaller than a predetermined value. To do. If the SOC difference is small, the process proceeds to step S21 to switch from the parallel state to the serial state. If the SOC difference is large, the process proceeds to step S17 and the above-described resistance adjustment process is performed (steps S17 to S19).
  • step S15 If it is determined in step S15 that the state is not the parallel state but the series state, the process proceeds to step S22 to determine whether or not a request for switching from the serial state to the parallel state has occurred for the lithium ion batteries 12 and 13. . If a switching request is generated, the process proceeds to step S23, and switching from the serial state to the parallel state is performed. If no switching request is generated, the process is terminated as it is.
  • step S14 when it is determined in step S14 that the battery is in a discharged state instead of a charged state, in step S31 in FIG. 8, it is determined whether or not each lithium ion storage battery 12 and 13 is in a parallel state, and in a parallel state. The process proceeds to the subsequent step S32. In step S32, it is determined whether or not a request for switching from the parallel state to the serial state has occurred for the lithium ion storage batteries 12 and 13. If a switching request is not generated, the process proceeds to step S33, and resistance value adjustment processing in the energization path of each lithium ion storage battery 12 and 13 is performed.
  • step S33 based on the SOC difference between the lithium ion storage batteries 12 and 13, a switch to be subjected to resistance adjustment in the energization path of each storage battery 12 and 13 is determined. At this time, when there is a difference in the SOC of each of the lithium ion storage batteries 12 and 13, a switch in the energization path of the low SOC storage battery is set as a resistance adjustment target.
  • step S34 when adjusting the resistance value in the energization path of each of the storage batteries 12, 13, it is determined whether or not the energization current value flowing in the target path for performing the resistance value adjustment is smaller than a predetermined value. To do. If step S34 is YES, the process proceeds to the subsequent step S35, and if step S34 is NO, the process ends.
  • step S35 the resistance value of the switch to be adjusted is adjusted.
  • the gate voltage control is performed based on the SOC difference, and the switch to be adjusted is changed to the side where the resistance value in the ON state is increased.
  • the switch resistance value may be set using the relationship shown in FIG. 9 as in step S19 described above.
  • step S32 If it is determined in step S32 that a request for switching from the parallel state to the serial state has occurred, the process proceeds to step S36 to determine whether or not the SOC difference between the lithium ion storage batteries 12 and 13 is smaller than a predetermined value. To do. If the SOC difference is small, the process proceeds to step S37 to switch from the parallel state to the serial state. If the SOC difference is large, the process proceeds to step S33, and the above-described resistance adjustment process is performed (steps S33 to S35).
  • step S31 when it is determined in step S31 that the state is not the parallel state but the series state, the process proceeds to step S38, and it is determined whether or not a request for switching from the serial state to the parallel state has occurred for the lithium ion batteries 12 and 13. . If a switching request is generated, the process proceeds to step S39, and switching from the serial state to the parallel state is performed. If no switching request is generated, the process is terminated as it is.
  • the SOC can be equalized in each of the lithium ion storage batteries 12 and 13, only one storage battery becomes near the upper limit or lower limit of the SOC usage width, thereby suppressing the inconvenience that charging / discharging of the battery unit U is limited. . Therefore, in each lithium ion storage battery 12, 13, it is possible to make maximum use from the SOC upper limit to the SOC lower limit, and it is possible to extend the actual use range of the SOC.
  • each lithium ion storage battery 12 and 13 By suppressing the SOC variation in each of the lithium ion storage batteries 12 and 13, overcurrent caused by capacity self-adjustment between the storage batteries 12 and 13 can be suppressed. Thereby, in the battery unit U, each lithium ion storage battery 12 and 13 and each switch can be protected. That is, if the SOC difference between the lithium ion storage batteries 12 and 13 becomes excessively large, an overcurrent flows between the storage batteries, which may be a cause of failure of each part, but such inconvenience is suppressed.
  • the resistance value in the energization path of the high SOC lithium ion storage battery is set to the resistance value in the energization path of the low SOC lithium ion storage battery.
  • the charging current of each of the lithium ion storage batteries 12 and 13 is controlled relatively larger than the above. In this case, on the high SOC lithium ion storage battery side, the charging current is limited to a low current compared to the low SOC lithium ion storage battery side. Thereby, the charge to the high SOC lithium ion storage battery is limited. Moreover, since the charge to the low SOC lithium ion storage battery is promoted, early charge becomes possible. Therefore, as a result, the variation in SOC of each lithium ion storage battery 12 and 13 can be eliminated.
  • the resistance value in the energization path of the low SOC lithium ion storage battery is relative to the resistance value in the energization path of the high SOC lithium ion storage battery. Therefore, the discharge current of each lithium ion storage battery 12 and 13 is controlled. In this case, the discharge current is limited to a lower current on the low SOC lithium ion storage battery side than on the high SOC lithium ion storage battery side. As a result, discharge from the low SOC lithium ion storage battery is limited, and as a result, variations in the SOC of the lithium ion storage batteries 12 and 13 can be eliminated.
  • the switch resistance value of the energization path of each of the storage batteries 12 and 13 (resistance value of the switches 23 and 24 provided on the negative terminal side) Is changed to a larger side. That is, the configuration is such that the resistance value is increased to the side of increasing the resistance value (minimum resistance value Rmin) in the full-on state of the switches 23 and 24. In this case, the switch resistance value can be changed while suppressing the charge / discharge current from becoming excessively large, and the lithium ion storage batteries 12 and 13 can be protected. Further, considering that the switches 23 and 24 are constituted by semiconductor switching elements such as MOSFETs, resistance adjustment can be easily realized by controlling the gate voltage of the semiconductor switching elements.
  • the resistance value of the switch whose resistance value is to be changed is set based on the charge / discharge current of each lithium ion storage battery 12, 13, taking into account the energy loss caused by increasing the resistance value
  • the resistance value adjustment can be controlled. In this case, when the charge / discharge current of each lithium ion storage battery 12 and 13 is relatively large, the resistance value is decreased, and the resistance value is increased in accordance with the decrease of the charge / discharge current. Thereby, the energy loss due to the switch resistance can be reduced as much as possible.
  • the resistance values of the switches 21 to 25 for switching the series and parallel of the storage batteries 12 and 13 are adjusted, and charging and discharging is performed for each lithium ion storage battery 12 and 13.
  • the current was controlled.
  • the charge / discharge current for each of the storage batteries 12 and 13 is controlled, so that each lithium ion storage battery can be used as desired without complicating the configuration. SOC variations at 12 and 13 can be suppressed.
  • the switches 21 to 25 are constituted by semiconductor switching elements, the charge / discharge current for each of the lithium ion storage batteries 12 and 13 can be easily adjusted by controlling the gate voltage of the MOSFET.
  • each switch 21 to 25 a pair of MOSFETs was used, and a configuration in which the parasitic diodes of these MOSFETs were connected in series so as to be opposite to each other was adopted. As a result, when the switches 21 to 25 are turned off, the current flowing through the energization path can be suitably cut off.
  • the gate voltage control is performed by digital analog control or PWM control for each of the switches 21 to 25 whose resistance value is to be adjusted. Thereby, the desired resistance value can be easily adjusted.
  • PWM control theoretically, the loss due to the current becomes zero when the duty is off, so that a highly efficient system can be realized.
  • the path resistance value is controlled by using the switch for series / parallel switching provided as the basic function of the battery unit U and the control unit 30 for performing the switching control, so that there is nothing to the basic unit configuration.
  • a process for adjusting a desired resistance value can be realized without adding an element or the like.
  • the lithium ion storage batteries 12 and 13 are allowed to shift from the parallel state to the serial state.
  • the resistance value adjustment control in the parallel state is continuously performed, and in a state where the SOC difference is small, the control is performed in series from the parallel state. Transition to state. Therefore, after the transition to the serial state, it is possible to suppress the occurrence of inconvenience due to the SOC difference.
  • the electric load 14 is connected to the intermediate position (N1) of the storage batteries 12 and 13 and rotated to the position (N2) on the positive side of the storage battery 13 on the high voltage side.
  • the load of power supply to each load is different in each of the storage batteries 12 and 13, and SOC variation is likely to occur.
  • the path resistance value of the lithium ion storage battery 13 on the rotating electrical machine 16 side is increased to control the charging current, and when discharging in the parallel state, the lithium ion storage battery 12 on the electric load 14 side is controlled.
  • the discharge current was controlled by increasing the path resistance value. Thereby, the SOC dispersion
  • the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above.
  • it is set as the structure which comprises three lithium ion storage batteries, and the series-parallel switching is possible about the three lithium ion storage batteries.
  • the structure which comprises four or more lithium ion storage batteries is also possible.
  • the battery unit U has three lithium ion storage batteries B1, B2, and B3, and a connection switching circuit is added with the addition of the lithium ion storage battery.
  • the battery unit U includes switches 51 to 58 configured by semiconductor switching elements. By switching on and off the switches 51 to 58, the lithium ion storage batteries B1 to B3 can be switched between a parallel state and a series state. In the above configuration, a voltage output of 36 V at maximum is possible for the electric load 15 and the rotating electrical machine 16 on the output terminal P2 side.
  • FIG. 11 shows a state in which the lithium ion storage batteries B1 to B3 are connected in parallel in the power supply system of FIG.
  • illustration of the switches 57 and 58 in the off state is omitted.
  • the SOCs of the lithium ion batteries B1 to B3 are SOC1, SOC2, and SOC3, respectively
  • the resistance values of the switches 54 to 56 provided in the energization paths of the batteries B1 to B3 are R1, R2, R3, respectively. It is said.
  • FIGS. 12 and 13 are flowcharts showing a processing procedure for controlling the connection state and charging / discharging current of each of the lithium ion storage batteries B1 to B3, and this processing is repeatedly performed by the control unit 30 at a predetermined cycle.
  • the processes in FIGS. 12 and 13 are implemented by rewriting the processes in FIGS. 7 and 8 described above. The same or substantially the same processes as those in FIGS. Simplify accordingly.
  • step S11 the SOC of each lithium ion storage battery B1 to B3 is acquired, and in the subsequent step S12, the SOC difference of each lithium ion storage battery B1 to B3 is calculated.
  • the control unit 30 calculates the SOC difference by any of the following methods for each lithium ion storage battery. (1) The SOC difference in the combination of two storage batteries among the lithium ion storage batteries B1 to B3 is calculated. (2) The SOC difference between the SOC average value and the SOC of each of the lithium ion batteries B1 to B3 is calculated.
  • step S41 it is determined whether or not all of the lithium ion storage batteries B1 to B3 are in a charged state. That is, it is determined whether or not the storage battery being charged and the storage battery being discharged are mixed due to mutual self-balance in each of the lithium ion storage batteries B1 to B3. At this time, it is preferable to determine whether or not each of the storage batteries B1 to B3 is in a charged state based on the direction of the energization current in each of the lithium ion storage batteries B1 to B3. If step S41 is YES, it will progress to subsequent step S42, and if step S41 is NO, this process will be complete
  • step S41 determines that a discharge current is flowing from any other storage battery to any one of the lithium ion storage batteries B1 to B3 in the power generation state of the rotating electrical machine 16. If step S41 is negative, that is, if it is determined that the discharge current is flowing in any of the storage batteries in the power generation state (charged state of the battery unit U), it is assumed that the battery is in the self-balance state, and this processing is continued. Is terminated. Thereby, the adjustment of the switch resistance value (step S42) is skipped.
  • step S42 the charging currents of the storage batteries B1 to B3 are individually controlled by adjusting the resistance values of the switches 54 to 56 provided for the lithium ion storage batteries B1 to B3.
  • ⁇ SOCxy in (1) above whether or not ⁇ SOCxy is a negative value or a positive value is specified for each lithium ion storage battery. Basically, if the value is a negative value, the change in the passage resistance value is not changed (that is, maintained at the minimum value) so that the lithium ion storage battery corresponding to the ⁇ SOCxy is easily charged. If it is a value, the passage resistance value is increased in order to make the lithium ion storage battery corresponding to the ⁇ SOCxy difficult to be charged.
  • the resistance value R1 of the switch 54 is maintained, the resistance value R2 of the switch 55 is increased, and the width ⁇ R1 is increased. It is determined that the resistance value R3 of the switch 56 is increased by the increased width ⁇ R2.
  • ⁇ SOCx in (2) above whether or not ⁇ SOCx is a negative value or a positive value is specified for each lithium ion storage battery. Basically, if the value is a negative value, the change in the passage resistance value is not changed (ie, maintained at the minimum value) so that the lithium ion storage battery corresponding to the ⁇ SOCx is easily charged. If it is a value, a change on the increase side of the passage resistance value is performed to make the lithium ion storage battery corresponding to the ⁇ SOCx difficult to be charged.
  • step S42 the target resistance values of the switches 54 to 56 (that is, the increments of the resistance values R1 to R3) are corrected based on the energization current values flowing for the lithium ion batteries B1 to B3.
  • the target resistance values of the switches 54 to 56 that is, the increments of the resistance values R1 to R3 are corrected to the decreasing side.
  • the configuration may be such that the reduction correction width is increased as the charging current is increased.
  • the control unit 30 performs gate voltage control based on the target resistance values. As a result, the resistance value in the ON state of the switch to be adjusted is changed to the side that increases.
  • the latter is preferentially charged in the order of lithium ion storage batteries B3 ⁇ B2 ⁇ B1, and accordingly, each of the lithium ion storage batteries B1 to B3. The SOC difference is reduced.
  • steps S41 and S42 when it is determined that the charging current is flowing even though the power generation state (charging state) is present (when step S41 is NO), only the energization path of the lithium ion storage battery in which the charging current flows. Changes to the side where the switch resistance value is increased may be prohibited, and changes to the side where the switch resistance value is increased may be permitted for other energization paths.
  • Step S20 and S21 switching to the serial state is performed on condition that the SOC difference is less than a predetermined value.
  • step S43 it is determined whether or not all of the lithium ion storage batteries B1 to B3 are in a discharged state. That is, it is determined whether or not the storage battery being charged and the storage battery being discharged are mixed due to mutual self-balance in each of the lithium ion storage batteries B1 to B3.
  • step S43 it is preferable to determine whether or not each of the storage batteries B1 to B3 is in a discharged state based on the direction of the energization current in each of the lithium ion storage batteries B1 to B3. If step S43 is YES, the process proceeds to the subsequent step S44, and if step S43 is NO, the process ends.
  • step S43 determines that a charging current is flowing from any other storage battery to any one of the lithium ion storage batteries B1 to B3 when the rotating electrical machine 16 is in a non-power generation state. If step S43 is negative, that is, if it is determined that the charging current is flowing in any of the storage batteries in the non-power generation state (the discharge state of the battery unit U), it is determined that the self-balance state is present, and this processing is performed. It ends as it is. Thereby, the adjustment of the switch resistance value (step S44) is skipped.
  • ⁇ SOCxy in (1) above whether or not ⁇ SOCxy is a negative value or a positive value is specified for each lithium ion storage battery. Basically, if the value is a positive value, the change in the passage resistance value is not changed (ie, maintained at the minimum value) so that the lithium ion storage battery corresponding to the ⁇ SOCxy is easily discharged. If it is a value, the passage resistance value is increased in order to make the lithium ion storage battery corresponding to the ⁇ SOCxy difficult to be discharged.
  • ⁇ SOCx in (2) above whether or not ⁇ SOCx is a negative value or a positive value is specified for each lithium ion storage battery. Basically, if the value is a positive value, the change in the increase side of the passage resistance value is not performed so that the lithium ion storage battery corresponding to the ⁇ SOCx is easily discharged (that is, maintained at the minimum value), and the negative value is maintained. If it is a value, the passage resistance value is increased in order to make the lithium ion storage battery corresponding to the ⁇ SOCx difficult to be discharged.
  • step S44 the target resistance values of the switches 54 to 56 (that is, the increments of the resistance values R1 to R3) are corrected based on the energization current values flowing for the lithium ion batteries B1 to B3.
  • the target resistance values of the switches 54 to 56 that is, the increments of the resistance values R1 to R3 are corrected to the decreasing side.
  • the reduction correction width may be increased as the discharge current is increased.
  • the control unit 30 performs gate voltage control based on the target resistance values. As a result, the resistance value in the ON state of the switch to be adjusted is changed to the side that increases.
  • discharge is preferentially performed in the order of the lithium ion storage batteries B1 ⁇ B2 ⁇ B3, and accordingly, the SOC of each of the lithium ion storage batteries B1 to B3. The difference is reduced.
  • Step S36 and S37 switching to the serial state is performed on condition that the SOC difference is less than a predetermined value.
  • each of the lithium ion storage batteries B1 to B3 when a discharge current is flowing through any one of the lithium ion storage batteries in a power generation state, that is, when a discharge current flows due to self-balance between the storage batteries, the discharge is Priority should be given. Further, in each of the lithium ion storage batteries B1 to B3, when a charging current is flowing through any one of the lithium ion storage batteries although it is not in a power generation state, that is, when a charging current flows due to self-balancing between the storage batteries, the charging is performed. Is preferred. In this regard, the switch resistance value is adjusted on the condition that all the lithium ion storage batteries B1 to B3 are determined to be in either the charged state or the discharged state.
  • a configuration using a battery other than the lithium ion storage battery may be used as the plurality of power storage means.
  • any of a configuration using a storage battery other than a lithium ion storage battery, a configuration using a storage battery and a capacitor, and a configuration using a plurality of capacitors may be used as the plurality of power storage means.
  • the resistance value at the time of switching on the switch for series-parallel switching of a plurality of lithium ion batteries is adjusted, and thereby the charge / discharge current for each lithium ion battery is individually controlled. May be changed.
  • another switch composed of a semiconductor switching element is provided in addition to the switch for series / parallel switching, and the on-resistance value of the other switch is adjusted, thereby charging and discharging each lithium ion storage battery. It is good also as a structure which controls an electric current separately.
  • variable resistance portion In addition to using a semiconductor switching element as the variable resistance portion, it is also possible to use a variable resistor.
  • FIG. 14 is an electric circuit diagram showing a power supply system having another configuration.
  • the battery unit U of FIG. 14 enables switching between the parallel state and the serial state of the plurality of lithium ion storage batteries 12 and 13 as in FIG. 1.
  • P2 can be 12V output and 24V output.
  • switches 61 and 62 are provided in series on the electric path L1 between the output terminals P1 and P2.
  • the positive terminal (positive terminal) of the lithium ion storage battery 12 is connected to the first point N1 between the switches 61 and 62 via the switch 63.
  • the positive terminal of the lithium ion storage battery 13 is connected to the second point N2 between the switch 62 and the output terminal P2, and the switch 64 is provided between the negative terminal of the lithium ion storage battery 13 and the ground.
  • a switch 65 is provided in a connection path connecting the + terminal of the lithium ion storage battery 12 and the ⁇ terminal of the lithium ion storage battery 13.
  • Each of the switches 61 to 65 is composed of a semiconductor switching element such as a MOSFET, IGBT, or bipolar transistor, like the switches 21 to 25 of FIG.
  • the switches 61 to 64 are turned on, the switch 65 is turned off, and the output voltages of the output terminals P1 and P2 are both approximately 12V. Further, in the series state of the lithium ion storage batteries 12 and 13, among the switches 61 to 65, the switches 61, 62, 65 are turned on, the switches 63, 64 are turned off, and the output voltages of the output terminals P1, P2 are almost all. 24V.
  • the 14 is different from that in FIG. 1 in the electrical configuration connected to the output terminal P1, and the lead storage battery 11 and the electrical load 14 are connected to the output terminal P1 via the switch 71.
  • the lead storage battery 11 and the electric load 14 are connected via a series circuit portion of the switch 72 and the power storage means 73.
  • the power storage means 73 is a 12V power source, and is composed of, for example, a lead storage battery.
  • a starter 74 is connected to the output terminal P1.
  • the electric load 14 is a low-voltage load driven by 12V as described above, and the starter 74 is a starter capable of 12V drive and 24V drive.
  • the switch 71 when the engine is started, the switch 71 is turned on and the switch 72 is turned off, so that the starter 74 is driven by 12V by the lead storage battery 11, while the switch 71 is turned off and the switch 72 is turned on.
  • the starter 74 is driven by 24 V by the lead storage battery 11 and the power storage means 73.
  • the starter 74 is driven 24V (high voltage drive) as necessary, so that the engine can be smoothly started. Further, the electric load 14 can be continuously driven by 12V.
  • the lead storage battery 11 or the electrical storage means 73 deteriorates and output performance falls, for example, in the battery unit U, the lithium ion storage batteries 12 and 13 are switched to a serial state, and the battery unit U is used as a power source.
  • the starter 74 is driven by 24V.
  • the lithium ion storage batteries 12 and 13 of the battery unit U are switched to a serial state, and the lead storage battery 11 and the power storage means 73 are charged with 24 V power from the battery unit U.

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Abstract

電源システムは、複数の蓄電手段（１２，１３）と、前記各蓄電手段に通じる電気経路に設けられた複数のスイッチ手段（２１～２５）を含み、前記複数の蓄電手段について互いに並列接続された並列状態と互いに直列接続された直列状態とを切り替える切替部と、を備える。電源制御装置（３０）は、前記複数の蓄電手段の電気残容量をそれぞれ取得する容量取得部と、前記複数の蓄電手段が並列状態である場合に、前記容量取得部により取得した各蓄電手段の電気残容量に基づいて、前記各蓄電手段に通じる電気経路に存在している抵抗可変部の抵抗値を調整して前記蓄電手段ごとに充放電電流を制御する電流制御部と、を備える。

Description

電源制御装置、及び電源システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年７月６日に出願された日本出願番号２０１６－１３４００４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、複数の蓄電手段を備える電源システムに適用される電源制御装置、及び電源システムに関するものである。
　従来、複数の蓄電池を備える電源装置において、エンジン運転状態に応じて、複数の蓄電池を並列接続した状態と直列接続した状態とを切り替えるようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。具体的には、エンジン自動始動システムにおいて、エンジン運転中は、接続切替手段としてのリレーにより各蓄電池を並列接続の状態にして、発電機により各蓄電池を充電する。また、エンジン自動停止後の再始動時には、リレーにより各蓄電池を直列接続の状態に切り替え、始動機への給電を実施する。そして上記構成により、エンジン始動を円滑にし、かつ蓄電池が劣化することを抑制することができるとしていた。
特開２００３－１５５９６８号公報
　しかしながら、上記のように複数の蓄電池の並列接続と直列接続との切り替えを可能にするシステムでは、複数の蓄電池に通じる各通電経路上にそれぞれリレーやスイッチ等の接続切替手段が設けられていること、直列／並列状態で通電経路上のリレーやスイッチ等の個数に違いが生じることにより、各蓄電池で通電経路の抵抗値に違いが生じる。そのため、複数の蓄電池に流れる充放電電流に差違が生じ、結果として各蓄電池で電気残容量（ＳＯＣ）にばらつきが生じる。そして、各蓄電池でＳＯＣばらつきが生じると、充電時には高ＳＯＣの蓄電池により充電が制約される一方、放電時には低ＳＯＣの蓄電池により放電が制約されることになり、各蓄電池の使用領域を十分に活用することができないといった不都合を招来する。
　本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、各蓄電手段での容量ばらつきを抑制し、ひいては各蓄電手段において適正な充放電を行わせることができる電源制御装置、及び電源システムを提供することにある。
　本開示の電源制御装置は、複数の蓄電手段と、前記各蓄電手段に通じる電気経路に設けられた複数のスイッチ手段を含み、前記複数の蓄電手段について互いに並列接続された並列状態と互いに直列接続された直列状態とを切り替える切替部と、を備える電源システムに適用される。そして、電源制御装置は、前記複数の蓄電手段の電気残容量をそれぞれ取得する容量取得部と、前記複数の蓄電手段が並列状態である場合に、前記容量取得部により取得した各蓄電手段の電気残容量に基づいて、前記各蓄電手段に通じる電気経路に存在している抵抗可変部の抵抗値を調整して前記蓄電手段ごとに充放電電流を制御する電流制御部と、を備える。
　複数の蓄電手段を備え、複数のスイッチ手段のオンオフにより各蓄電手段の並列接続と直列接続との切り替えを可能とする電源システムでは、蓄電手段間のＳＯＣ（電気残容量）のばらつきが問題になると考えられる。この点、上記構成では、複数の蓄電手段が並列状態である場合に、各蓄電手段の電気残容量に基づいて、各蓄電手段に通じる電気経路に存在している抵抗可変部の抵抗値を調整して蓄電手段ごとに充放電電流を制御するようにした。この場合、蓄電手段ごとに充放電電流の大きさが調整され、各蓄電手段の電気残容量の合わせ込みが可能となる。その結果、各蓄電手段での容量ばらつきを抑制し、ひいては各蓄電手段において適正な充放電を行わせることができる。
　なお、複数の蓄電手段（例えばリチウムイオン蓄電池）の直並列の切り替えが行われる構成としては、直並列切り替え可能な２つ以上の蓄電手段を有する構成であればよく、例えば３つ以上の蓄電手段を備える電源システムにおいて、そのうち少なくとも２つの蓄電手段について直並列の切り替えが行われる構成も含まれる。
　蓄電手段の電気残容量は、蓄電手段に蓄積可能な全電気容量のうち残存している電気量を示すものであってもよいし、蓄電手段において検出誤差や冗長使用領域、劣化用マージン等を除いた使用可能領域のうち残存している電気量を示すものであってもよい。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態における電源システムを示す電気回路図であり、 図２は、スイッチの具体的構成を示す図であり、 図３は、（ａ）は各リチウムイオン蓄電池を並列接続した状態を示す図、（ｂ）は各リチウムイオン蓄電池を直列接続した状態を示す図であり、 図４は、（ａ）は並列充電時の電流の流れを示す図、（ｂ）は並列放電時の電流の流れを示す図であり、 図５は、直列放電時の電流の流れを示す図であり、 図６は、ゲート電圧とドレインソース間抵抗との関係を示す図であり、 図７は、リチウムイオン蓄電池の接続状態と充放電電流とを制御する処理手順を示すフローチャートであり、 図８は、図７に続く処理手順を示すフローチャートであり、 図９は、ＳＯＣ差とスイッチ抵抗値との関係を示す図であり、 図１０は、第２実施形態における電源システムを示す電気回路図であり、 図１１は、各リチウムイオン蓄電池を並列接続した状態を示す図であり、 図１２は、リチウムイオン蓄電池の接続状態と充放電電流とを制御する処理手順を示すフローチャートであり、 図１３は、図１２に続く処理手順を示すフローチャートであり、 図１４は、別の構成の電源システムを示す電気回路図である。
　（第１実施形態）
　以下、本開示を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行する車両において当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源装置を具体化するものとしている。また、本電源システムは、蓄電装置として、鉛蓄電池を有してなる第１蓄電装置と、複数のリチウムイオン蓄電池を有してなる第２蓄電装置とを備える、いわゆる２電源システムとなっている。
　図１に示すように、本電源システムは、鉛蓄電池１１と２つのリチウムイオン蓄電池１２，１３とを有しており、各蓄電池１１～１３からは各種の電気負荷１４，１５と回転電機１６への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１～１３に対しては回転電機１６による充電が可能となっている。
　鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池１２，１３は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２，１３は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池１２，１３は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１～１３の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。
　図示による詳細な説明は割愛するが、２つのリチウムイオン蓄電池１２，１３は、収容ケースに収容されて一体の電池ユニットＵとして構成されている。電池ユニットＵは、２つの出力端子Ｐ１，Ｐ２を有しており、このうち出力端子Ｐ１に鉛蓄電池１１と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に電気負荷１５と回転電機１６とが接続されている。
　出力端子Ｐ１に接続される電気負荷１４は、鉛蓄電池１１又はリチウムイオン蓄電池１２，１３からの１２Ｖ給電に基づいて駆動される１２Ｖ系負荷である。その電気負荷１４には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷と、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷とが含まれている。定電圧要求負荷は被保護負荷であって、電源失陥が許容されない負荷である。定電圧要求負荷の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。また、一般的な電気負荷の具体例としては、ヘッドライト等のランプ類やワイパ装置、電動ポンプが挙げられる。
　また、電気負荷１５は、例えば車両走行時において一時的に大きな駆動力が要求される、すなわち高電力要求が生じることがある高電圧系の負荷である。具体例としては、電動ステアリング装置が挙げられる。なお、出力端子Ｐ１に接続される電気負荷１４が低電圧電気負荷に相当し、出力端子Ｐ２に接続される電気負荷１５及び回転電機１６が高電圧電気負荷に相当する。
　回転電機１６の回転軸は、図示しないエンジン出力軸に対してベルト等により駆動連結されており、エンジン出力軸の回転によって回転電機１６の回転軸が回転する一方、回転電機１６の回転軸の回転によってエンジン出力軸が回転する。回転電機１６は、ＭＧ（Motor Generator）であり、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。回転電機１６は、一体又は別体に設けられた電力変換装置としてのインバータにより、発電時の発電電流の調整や力行駆動時のトルク調整が行われるものとなっている。回転電機１６の駆動により、エンジンの始動やトルクアシストが行われる。回転電機１６は、エンジン出力軸に対して動力を付加する観点から言えば電気負荷であり、しかも電気負荷１４との比較で言えば高電力／高電流負荷である。
　電気負荷１５と回転電機１６との間にはスイッチ１７が設けられており、そのスイッチ１７のオンオフにより、各蓄電池１１～１３や回転電機１６と電気負荷１５とが電気的に接続又は遮断されるようになっている。
　次に、電池ユニットＵにおける電気的構成を説明する。本実施形態では、２つのリチウムイオン蓄電池１２，１３について並列接続の状態と直列接続の状態との切り替えを可能としており、その点について詳しく説明する。
　電池ユニットＵでは、出力端子Ｐ１，Ｐ２の間の電気経路Ｌ１にスイッチ２１，２２が直列に設けられている。なお、電気経路Ｌ１は、本システムにおいて鉛蓄電池１１に対して電気負荷１４，１５や回転電機１６が接続される通電経路の一部でもある。そして、スイッチ２１，２２の間の第１点Ｎ１にリチウムイオン蓄電池１２の＋端子（正極端子）が接続され、スイッチ２２と出力端子Ｐ２との第２点Ｎ２にリチウムイオン蓄電池１３の＋端子が接続されている。また、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の－端子（負極端子）とグランドとの間には、それぞれスイッチ２３，２４が設けられている。さらに、第１点Ｎ１は、リチウムイオン蓄電池１３の－端子とスイッチ２４との間の第３点Ｎ３に接続されており、その接続経路にスイッチ２５が設けられている。スイッチ２１～２５が「切替部」に相当する。
　上記の各スイッチ２１～２５は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等の半導体スイッチング素子により構成されている。本実施形態では、各スイッチ２１～２５がＭＯＳＦＥＴにより構成されており、所定のゲート電圧の印加に応じてスイッチ２１～２５のオンオフが切り替えられる。
　なお、図２に示すように、各スイッチ２１～２５をそれぞれ２つ一組のＭＯＳＦＥＴを有する構成とし、各一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されているとよい。この互いに逆向きの寄生ダイオードによって、各スイッチ２１～２５をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が完全に遮断される。ただし、各スイッチ２１～２５において半導体スイッチング素子を用いた構成は任意でよく、例えばＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きに配置されていない構成であってもよい。
　そして、これら各スイッチ２１～２５のオンオフを適宜切り替えることにより、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態と、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列接続された状態とが切り替えられるようになっている。
　図３において（ａ）には、各リチウムイオン蓄電池１２，１３を並列接続した状態を示し、（ｂ）には各リチウムイオン蓄電池１２，１３を直列接続した状態を示している。図３では、理解を容易にするために、スイッチ２１～２５についてオン状態のスイッチのみを示し、オフ状態のスイッチの図示を省略している。図３（ａ）に示された通電経路が「並列通電経路」であり、図３（ｂ）に示された通電経路が「直列通電経路」である。なお、スイッチ１７は、並列状態ではオフされ、直列状態では必要に応じてオンされるようになっている。
　図３（ａ）では、各スイッチ２１～２５のうちスイッチ２１～２４がオン、スイッチ２５がオフされており、かかる状態では、リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列の関係となっている。この場合、出力端子Ｐ１，Ｐ２の出力電圧はいずれも概ね１２Ｖとなっている。並列接続状態では、Ｐ１側の電気負荷１４に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２，１３が接続されるとともに、Ｐ２側の回転電機１６に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２，１３が接続されている。並列接続状態では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の正極どうしを接続する経路上の中間位置（第１点Ｎ１）に電気負荷１４が接続されるようになっている。
　また、図３（ｂ）では、各スイッチ２１～２５のうちスイッチ２１，２３，２５がオン、スイッチ２２，２４がオフされており、かかる状態では、リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列の関係となっている。この場合、出力端子Ｐ１の出力電圧は概ね１２Ｖ、出力端子Ｐ２の出力電圧は概ね２４Ｖとなっている。直列接続状態では、Ｐ１側の電気負荷１４に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。また、Ｐ２側の回転電機１６に対して直列にリチウムイオン蓄電池１２，１３が接続されている。直列接続状態では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のうち高電圧側の蓄電池１３の正極側の位置（第２点Ｎ２）に回転電機１６が接続されるようになっている。
　回転電機１６は、電源電圧を１２Ｖとする１２Ｖ力行駆動と、電源電圧を２４Ｖとする２４Ｖ力行駆動とが可能になっており、リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態では回転電機１６が１２Ｖ駆動され、リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列接続された状態では回転電機１６が２４Ｖ駆動される。出力端子Ｐ２に接続された電気負荷１５は、リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列接続された状態で２４Ｖ駆動される。
　また、図１において、電池ユニットＵは、電池制御手段を構成する制御部３０を有している。制御部３０は、電池ユニットＵ内の各スイッチ２１～２５のオンオフ（開閉）の切り替えを実施する。この場合、制御部３０は、車両の走行状態や各蓄電池１１～１３の蓄電状態に基づいて、各スイッチ２１～２５のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２，１３とを選択的に用いて充放電が実施される。各蓄電池１１，１２の蓄電状態に基づく充放電制御について簡単に説明する。なお、図示は省略するが、各リチウムイオン蓄電池１２，１３には、蓄電池ごとに端子電圧を検出する電圧センサと、蓄電池ごとに通電電流を検出する電流センサとがそれぞれ設けられており、それら各センサの検出結果は制御部３０に入力される。
　制御部３０は、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧の検出値を逐次取得するとともに、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電電流を逐次取得する。そして、これらの取得値に基づいて、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２，１３のＯＣＶ（開放電圧：Open Circuit Voltage）やＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）を算出するとともに、そのＯＣＶやＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２，１３への充電量及び放電量を制御する。
　また、電池ユニットＵでは、車両へのメイン電源の投入後において、基本的には各リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列状態とされ、出力端子Ｐ２側における負荷駆動要求や回転電機１６に対する高電圧発電の要求に応じて、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列状態に切り替えられるようになっている。この場合、制御部３０は、例えば電動ステアリング装置（電気負荷１５）の駆動要求や、回転電機１６によるトルクアシスト要求に基づいて、リチウムイオン蓄電池１２，１３を一時的に並列状態から直列状態に切り替える制御を実施する。
　制御部３０にはＥＣＵ４０が接続されている。制御部３０及びＥＣＵ４０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークにより接続されて相互に通信可能となっており、制御部３０及びＥＣＵ４０に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。ＥＣＵ４０は、車両のアイドリングストップ制御を実施する機能を有する電子制御装置である。アイドリングストップ制御は、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるものである。車両においては、アイドリングストップ制御の自動再始動時に回転電機１６によりエンジンが始動されるようになっている。
　次に、リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態で回転電機１６からの充電が行われる並列充電時と、リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態で電気負荷１４への放電が行われる並列放電時とについて説明する。図４（ａ）には、並列充電時の電流の流れを示し、（ｂ）には、並列放電時の電流の流れを示している。
　図４（ａ）の並列充電時には、回転電機１６から発電電流が出力され、その発電電流により鉛蓄電池１１及び各リチウムイオン蓄電池１２，１３の充電や、電気負荷１４への給電が行われる。このとき、電池ユニットＵにおいて、リチウムイオン蓄電池１２の充電経路にはスイッチ２２，２３が存在しており、そのスイッチ２２，２３を含む経路抵抗に応じて充電電流Ｉｉｎ１が流れる。また、リチウムイオン蓄電池１３への充電経路にはスイッチ２４が存在しており、そのスイッチ２４を含む経路抵抗に応じて充電電流Ｉｉｎ２が流れる。充電電流Ｉｉｎ１，Ｉｉｎ２を比べると、Ｉｉｎ１≠Ｉｉｎ２となり、特に経路抵抗の違いから「Ｉｉｎ１＜Ｉｉｎ２」になることが想定される。
　また、図４（ｂ）の並列放電時には、各リチウムイオン蓄電池１２，１３から電気負荷１４への給電が行われる。このとき、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１４への放電経路にはスイッチ２１，２３が存在しており、そのスイッチ２１，２３を含む経路抵抗に応じて放電電流Ｉｏｕｔ１が流れる。また、リチウムイオン蓄電池１３から電気負荷１４への放電経路にはスイッチ２１，２２，２４が存在しており、そのスイッチ２１，２２，２４を含む経路抵抗に応じて放電電流Ｉｏｕｔ２が流れる。放電電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２を比べると、Ｉｏｕｔ１≠Ｉｏｕｔ２となり、特に経路抵抗の違いから「Ｉｏｕｔ１＞Ｉｏｕｔ２」になることが想定される。
　上記のとおり各リチウムイオン蓄電池１２，１３の並列状態下では、それら各蓄電池１２，１３に流れる電流の大きさが相違する。そのため、各リチウムイオン蓄電池１２，１３においてＳＯＣ（電気容量）にばらつきが生じることが懸念される。この点についてさらに補足する。上記図４（ａ）の並列充電状態では、経路抵抗の違いから「Ｉｉｎ１＜Ｉｉｎ２」になる一方、上記図４（ｂ）の並列放電状態では、経路抵抗の違いから「Ｉｏｕｔ１＞Ｉｏｕｔ２」になり、こうした電流の差からリチウムイオン蓄電池１３の方がリチウムイオン蓄電池１２よりも高ＳＯＣになることが想定されるが、その状態から直列接続状態（図３（ｂ）参照）に移行すると、各蓄電池１２，１３のＳＯＣの差がより大きくなると考えられる。
　つまり、直列放電状態では、図５に示すように、リチウムイオン蓄電池１３は、電気負荷１５や回転電機１６を放電対象として放電を行うのに対し、リチウムイオン蓄電池１２は、電気負荷１５や回転電機１６に加え、電気負荷１４を放電対象として放電を行う。ゆえにリチウムイオン蓄電池１２の放電電流Ｉｏｕｔ１が、リチウムイオン蓄電池１３の放電電流Ｉｏｕｔ２よりも大きくなり、これにより各蓄電池１２，１３のＳＯＣ差がさらに大きくなる。各リチウムイオン蓄電池１２，１３でＳＯＣのばらつきが生じると、それら各蓄電池１２，１３の使用領域を十分に活用することができないといった不都合を招来する。
　そこで本実施形態では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣをそれぞれ取得するとともに、リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態である場合に、それら各蓄電池１２，１３のＳＯＣに基づいて、各スイッチ２１～２５の抵抗値を調整して蓄電池１２，１３ごとに充放電電流を制御することとしている。なお、制御部３０が「容量取得部」、「電流制御部」に相当する。
　以下に、リチウムイオン蓄電池１２，１３の並列充電時と並列放電時とにおける各蓄電池１２，１３の電流制御について説明する。ここでは、図４（ａ）、（ｂ）においてリチウムイオン蓄電池１２，１３の各ＳＯＣであるＳＯＣ１，ＳＯＣ２が相違しており、ＳＯＣ１＜ＳＯＣ２となっている状態を想定している。スイッチ２３，２４の抵抗値はそれぞれＲ１，Ｒ２である。
　（Ａ）並列充電時
　図４（ａ）に示す並列充電状態下でＳＯＣ１＜ＳＯＣ２である場合には、高ＳＯＣ側のリチウムイオン蓄電池１３の通電経路に設けられたスイッチ２４について抵抗値Ｒ２を増加させる。詳しくは、各蓄電池１２，１３のＳＯＣ差（｜ＳＯＣ１－ＳＯＣ２｜）に基づいて、スイッチ２４のゲート電圧Ｖｇを制御して抵抗値Ｒ２を調整する。この場合、図６に示すゲート電圧Ｖｇとドレインソース間抵抗との関係を用い、ゲート電圧Ｖｇの制御によりドレインソース間抵抗を調整することで、スイッチ２４の抵抗値Ｒ２、ひいてはリチウムイオン蓄電池１３側の経路抵抗値を変更する。図６では、通常オン状態の抵抗値Ｒｍｉｎを基準に、ゲート電圧Ｖｇを低下させることでドレインソース間抵抗が増加する関係が定められており、スイッチ抵抗値（ドレインソース間抵抗）がＲｍｉｎよりも大きくする側に可変設定される。
　スイッチ２４の抵抗値Ｒ２を大きくすることで、リチウムイオン蓄電池１３に流れる充電電流Ｉｉｎ２が低減され、低ＳＯＣ側のリチウムイオン蓄電池１２への充電が促される。つまり、高ＳＯＣ側のリチウムイオン蓄電池１３の経路抵抗値が、低ＳＯＣ側のリチウムイオン蓄電池１２の経路抵抗値よりも相対的に大きくされ、蓄電池１２，１３ごとに充電電流が制御される。これにより、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣ差の低減が可能となる。
　（Ｂ）並列放電時
　図４（ｂ）に示す並列放電状態下でＳＯＣ１＜ＳＯＣ２である場合には、低ＳＯＣ側のリチウムイオン蓄電池１２の通電経路に設けられたスイッチ２３について抵抗値Ｒ１を増加させる。詳しくは、各蓄電池１２，１３のＳＯＣ差（｜ＳＯＣ１－ＳＯＣ２｜）に基づいて、スイッチ２３のゲート電圧Ｖｇを制御して抵抗値Ｒ１を調整する。この場合、図６の関係を用い、ゲート電圧Ｖｇの制御によりドレインソース間抵抗を調整することで、スイッチ２３の抵抗値Ｒ１、ひいてはリチウムイオン蓄電池１２側の経路抵抗値を変更する。
　スイッチ２３の抵抗値Ｒ１を大きくすることで、リチウムイオン蓄電池１２に流れる放電電流Ｉｏｕｔ１が低減され、高ＳＯＣ側のリチウムイオン蓄電池１２での放電が促される。つまり、低ＳＯＣ側のリチウムイオン蓄電池１２の経路抵抗値が、高ＳＯＣ側のリチウムイオン蓄電池１３の経路抵抗値よりも相対的に大きくされ、蓄電池１２，１３ごとに放電電流が制御される。これにより、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣ差の低減が可能となる。
　図７及び図８は、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の接続状態と充放電電流とを制御する処理手順を示すフローチャートであり、本処理は制御部３０により所定周期で繰り返し実施される。
　図７において、ステップＳ１１では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣをそれぞれ取得し、続くステップＳ１２では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣ差を算出する。その後、ステップＳ１３では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電電流値を取得する。ステップＳ１４では、電池ユニットＵが充電状態であるか否かを判定し、充電状態であればステップＳ１５に進み、充電状態でなく放電状態であれば図８のステップＳ３１に進む。なお、ステップＳ１４では、負荷給電量よりも回転電機１６の発電量が多い場合に充電状態であると判定され、負荷給電量の方が回転電機１６の発電量よりも多い場合に放電状態であると判定される。ただし、回転電機１６が発電状態にあるか否かにより、充電状態であるか否かを判定してもよい。
　ステップＳ１５では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列状態であるか否かを判定し、並列状態である場合に後続のステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、リチウムイオン蓄電池１２，１３について並列状態から直列状態への切り替え要求が生じたか否かを判定する。そして、切り替え要求が生じていなければ、ステップＳ１７に進み、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電経路における抵抗値の調整処理を実施する。
　詳しくは、ステップＳ１７では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣ差に基づいて、各蓄電池１２，１３の通電経路において抵抗調整対象となるスイッチを決定する。このとき、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣに差が生じている場合に、高ＳＯＣ側蓄電池の通電経路におけるスイッチを抵抗調整対象とする。
　また、続くステップＳ１８では、各蓄電池１２，１３の通電経路における抵抗値の調整を実施する場合に、抵抗値調整を実施する対象経路に流れる通電電流値が所定値よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ１８がＹＥＳであれば後続のステップＳ１９に進み、ステップＳ１８がＮＯであればそのまま本処理を終了する。
　ステップＳ１９では、調整対象のスイッチについて抵抗値の調整を実施する。このとき、ＳＯＣ差に基づいてゲート電圧制御を実施し、調整対象のスイッチについてオン状態での抵抗値を大きくする側に変更する。例えば、図９の関係を用い、ＳＯＣ差に応じてスイッチ抵抗値を設定する。図９では、ＳＯＣ差が所定値Ｔｈ１未満であれば、スイッチ抵抗値を最小抵抗値Ｒｍｉｎとし、ＳＯＣ差が所定値Ｔｈ１以上であれば、ＳＯＣ差に応じてスイッチ抵抗値を可変とする関係が定められている。また、図９の関係によれば、各リチウムイオン蓄電池１２，１３に流れる電流の大きさに応じてスイッチ抵抗値が設定されるようになっている。具体的には、通電電流値が大きいと抵抗部でのエネルギロスが大きくなることを加味し、通電電流値が大きいほど、スイッチ抵抗値が小さい値に設定されるようになっている。これにより、仮にＳＯＣ差に応じてスイッチ抵抗値がＲｍｉｎよりも大きい値とされる場合にあっても、通電電流値が大きければ、その分、抵抗値が減補正されることとなる。なお、制御部３０は、デジタルアナログ制御又はＰＷＭ制御によりスイッチ抵抗値を調整する（後述のステップＳ３５も同様）。
　また、ステップＳ１６において並列状態から直列状態への切り替え要求が生じたと判定された場合には、ステップＳ２０に進み、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣ差が所定値よりも小さいか否かを判定する。そして、ＳＯＣ差が小さければ、ステップＳ２１に進み、並列状態から直列状態への切り替えを実施する。また、ＳＯＣ差が大きければ、ステップＳ１７に進み、上述した抵抗調整処理を実施する（ステップＳ１７～Ｓ１９）。
　また、ステップＳ１５で並列状態でなく直列状態であると判定された場合には、ステップＳ２２に進み、リチウムイオン蓄電池１２，１３について直列状態から並列状態への切り替え要求が生じたか否かを判定する。そして、切り替え要求が生じていれば、ステップＳ２３に進み、直列状態から並列状態への切り替えを実施する。また、切り替え要求が生じていなければそのまま本処理を終了する。
　一方、ステップＳ１４で充電状態でなく放電状態であると判定された場合、図８のステップＳ３１では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列状態であるか否かを判定し、並列状態である場合に後続のステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、リチウムイオン蓄電池１２，１３について並列状態から直列状態への切り替え要求が生じたか否かを判定する。そして、切り替え要求が生じていなければ、ステップＳ３３に進み、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電経路における抵抗値の調整処理を実施する。
　詳しくは、ステップＳ３３では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣ差に基づいて、各蓄電池１２，１３の通電経路において抵抗調整対象となるスイッチを決定する。このとき、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣに差が生じている場合に、低ＳＯＣ側蓄電池の通電経路におけるスイッチを抵抗調整対象とする。
　また、続くステップＳ３４では、各蓄電池１２，１３の通電経路における抵抗値の調整を実施する場合に、抵抗値調整を実施する対象経路に流れる通電電流値が所定値よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ３４がＹＥＳであれば後続のステップＳ３５に進み、ステップＳ３４がＮＯであればそのまま本処理を終了する。
　ステップＳ３５では、調整対象のスイッチについて抵抗値の調整を実施する。このとき、ＳＯＣ差に基づいてゲート電圧制御を実施し、調整対象のスイッチについてオン状態での抵抗値を大きくする側に変更する。スイッチ抵抗値の設定は、上述のステップＳ１９と同様に、図９の関係を用いて行われるとよい。
　また、ステップＳ３２において並列状態から直列状態への切り替え要求が生じたと判定された場合には、ステップＳ３６に進み、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣ差が所定値よりも小さいか否かを判定する。そして、ＳＯＣ差が小さければ、ステップＳ３７に進み、並列状態から直列状態への切り替えを実施する。また、ＳＯＣ差が大きければ、ステップＳ３３に進み、上述した抵抗調整処理を実施する（ステップＳ３３～Ｓ３５）。
　また、ステップＳ３１で並列状態でなく直列状態であると判定された場合には、ステップＳ３８に進み、リチウムイオン蓄電池１２，１３について直列状態から並列状態への切り替え要求が生じたか否かを判定する。そして、切り替え要求が生じていれば、ステップＳ３９に進み、直列状態から並列状態への切り替えを実施する。また、切り替え要求が生じていなければそのまま本処理を終了する。
　以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
　上記構成では、複数のリチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態である場合に、各蓄電池１２，１３のＳＯＣに基づいて、各蓄電池１２，１３に通じる電気経路に存在しているスイッチの抵抗値を調整して蓄電池１２，１３ごとに充放電電流を制御するようにした。この場合、リチウムイオン蓄電池１２，１３ごとに充放電電流の大きさが調整され、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣの合わせ込みが可能となる。その結果、各リチウムイオン蓄電池１２，１３でのＳＯＣばらつきを抑制し、ひいては各リチウムイオン蓄電池１２，１３において適正な充放電を行わせることができる。
　また、各リチウムイオン蓄電池１２，１３においてＳＯＣが均等化できるため、一方の蓄電池のみがＳＯＣ使用幅の上限又は下限付近となり、それにより電池ユニットＵの充放電が制限されるといった不都合が抑制される。したがって、各リチウムイオン蓄電池１２，１３においてＳＯＣ上限からＳＯＣ下限までを最大限利用することが可能となり、ＳＯＣの実使用範囲の拡張を実現できる。
　各リチウムイオン蓄電池１２，１３でのＳＯＣばらつきが抑制されることにより、各蓄電池１２，１３間において容量自己調整により生じる過電流を抑制できる。これにより、電池ユニットＵにおいて各リチウムイオン蓄電池１２，１３や各スイッチの保護を図ることができる。つまり、各リチウムイオン蓄電池１２，１３においてＳＯＣ差が過剰に大きくなると、蓄電池相互間で過電流が流れ、これが各部の故障要因となり得るが、こうした不都合が抑制される。
　並列状態の各リチウムイオン蓄電池１２，１３が回転電機１６の発電電力により充電される場合に、高ＳＯＣのリチウムイオン蓄電池の通電経路における抵抗値を、低ＳＯＣのリチウムイオン蓄電池の通電経路における抵抗値よりも相対的に大きくして、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の充電電流を制御する構成とした。この場合、高ＳＯＣのリチウムイオン蓄電池側では、低ＳＯＣのリチウムイオン蓄電池側に比べて充電電流が低電流に制限される。これにより、高ＳＯＣのリチウムイオン蓄電池への充電が制限される。また、低ＳＯＣのリチウムイオン蓄電池への充電が促進されるため、早期充電が可能となる。したがって、結果として各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣのばらつきを解消することができる。
　並列状態の各リチウムイオン蓄電池１２，１３から電気負荷１４に放電される場合に、低ＳＯＣのリチウムイオン蓄電池の通電経路における抵抗値を、高ＳＯＣのリチウムイオン蓄電池の通電経路における抵抗値よりも相対的に大きくして、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の放電電流を制御する構成とした。この場合、低ＳＯＣのリチウムイオン蓄電池側では、高ＳＯＣのリチウムイオン蓄電池側に比べて放電電流が低電流に制限される。これにより、低ＳＯＣのリチウムイオン蓄電池からの放電が制限され、結果として各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣのばらつきを解消することができる。
　各リチウムイオン蓄電池１２，１３に通じる通電経路の経路抵抗値を変更する場合に、それら各蓄電池１２，１３の通電経路のスイッチ抵抗値（－端子側に設けられたスイッチ２３，２４の抵抗値）を、大きくする側に変更する構成とした。つまり、各スイッチ２３，２４のフルオン状態の抵抗値（最小抵抗値Ｒｍｉｎ）に対して抵抗値を大きくする側に変更する構成とした。この場合、充放電電流が過剰に大きくなることを抑制しつつスイッチ抵抗値の変更を行うことができ、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の保護を図ることができる。また、スイッチ２３，２４をＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子により構成することを考えると、その半導体スイッチング素子のゲート電圧制御により容易に抵抗調整を実現できる。
　各リチウムイオン蓄電池１２，１３での充放電電流が比較的大きい状態では、経路抵抗値を大きくすることにより抵抗分による電気エネルギのロスが大きくなる。この点、充放電電流が所定値よりも大きいリチウムイオン蓄電池１２，１３においては、経路抵抗値を大きくする側への変更を禁止する構成としたため、エネルギロスの発生を抑制できる。
　また、こうして経路抵抗値の変更を禁止して充放電電流を制限することにより、通電経路上の抵抗による熱損失の低減が可能となる。したがって、車両システムとして高い燃費効果を得ることができる。
　各リチウムイオン蓄電池１２，１３の充放電電流に基づいて、抵抗値変更の対象となるスイッチの抵抗値を設定する構成としたため、抵抗値を大きくすることに起因して生じるエネルギロスを加味して、抵抗値調整の制御を実施できる。この場合、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の充放電電流が比較的大きい場合には抵抗値を小さくしておき、充放電電流の減少に応じて抵抗値を大きくする。これにより、スイッチ抵抗によるエネルギロス分を極力低減できる。
　各リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態である場合に、各蓄電池１２，１３の直並列切り替え用のスイッチ２１～２５の抵抗値を調整し、リチウムイオン蓄電池１２，１３ごとに充放電電流を制御する構成とした。この場合、各スイッチ２１～２５でオン抵抗が生じることを利用して、蓄電池１２，１３ごとの充放電電流を制御することにより、構成の煩雑化を伴うことなく、所望のとおり各リチウムイオン蓄電池１２，１３でのＳＯＣばらつきを抑制できる。
　スイッチ２１～２５を半導体スイッチング素子により構成したため、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧制御等により、リチウムイオン蓄電池１２，１３ごとの充放電電流の調整を簡易に実施できる。
　スイッチ２１～２５として半導体スイッチング素子を用いたことにより、接点切替式のスイッチ（いわゆるメカスイッチ）を用いる場合に比べて、動作信頼性の高いシステムを構築できる。また、半導体スイッチング素子では、メカスイッチに比べて抵抗値を小さくすることができるため、通電経路での損失を低減することができる。
　各スイッチ２１～２５として、２つ一組のＭＯＳＦＥＴを用い、それら各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続される構成を採用した。これにより、各スイッチ２１～２５をオフする際において通電経路に流れる電流を好適に遮断することができる。
　抵抗値調整対象の各スイッチ２１～２５についてデジタルアナログ制御又はＰＷＭ制御によりゲート電圧制御を実施する構成とした。これにより、所望とする抵抗値の調整を容易に実施することができる。ＰＷＭ制御では、理論的にはデューティオフの時は電流による損失がゼロとなるため、高効率のシステムを実現できる。
　また、電池ユニットＵの基本機能として具備されている直並列切り替え用のスイッチと、その切り替え制御を行う制御部３０とを用いて経路抵抗値の制御を行うことで、ユニット基本構成に対して何ら素子等の追加を行うこと無く、所望の抵抗値の調整処理を実現できる。
　各リチウムイオン蓄電池１２，１３におけるＳＯＣ差が所定値よりも小さいと判定された場合に、各リチウムイオン蓄電池１２，１３を並列状態から直列状態に移行させることを許可する構成とした。この場合、各リチウムイオン蓄電池１２，１３におけるＳＯＣ差が所定値よりも大きい状態では、並列状態での抵抗値調整の制御が継続的に実施され、ＳＯＣ差が小さくなった状態で並列状態から直列状態に移行される。したがって、直列状態への移行後において、ＳＯＣ差に起因する不都合の発生を抑制できる。
　例えば、ＳＯＣ差が大きい状態では、回転電機１６による充電時において高ＳＯＣ側のリチウムイオン蓄電池が満充電状態になると、低ＳＯＣ側のリチウムイオン蓄電池が満充電になっていなくても充電が停止され、一方のリチウムイオン蓄電池により他方のリチウムイオン蓄電池の充電が制限されるという不都合の発生が懸念される。これに対して、本実施形態の上記構成によれば、上記不都合を抑制できる。
　また、並列状態から直列状態への移行時には、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣ差が小さくなってＳＯＣ平衡状態が維持されていることから、その移行直後において過電流が流れるといった不都合を抑制できる。
　各リチウムイオン蓄電池１２，１３の直列接続状態で、各蓄電池１２，１３の中間位置（Ｎ１）に電気負荷１４が接続されるとともに、高電圧側の蓄電池１３の正極側の位置（Ｎ２）に回転電機１６が接続されるシステムでは、各蓄電池１２，１３において各負荷への給電負担が相違し、ＳＯＣばらつきが生じ易くなる。この点、並列状態での充電時に、回転電機１６側のリチウムイオン蓄電池１３の経路抵抗値を大きくして充電電流を制御し、並列状態での放電時に、電気負荷１４側のリチウムイオン蓄電池１２の経路抵抗値を大きくして放電電流を制御するようにした。これにより、各リチウムイオン蓄電池１２，１３でのＳＯＣばらつきを好適に抑制できる。
　（第２実施形態）
　以下に、第２実施形態について上述の第１実施形態と相違点を中心に説明する。本実施形態では、３つのリチウムイオン蓄電池を具備する構成としており、その３つのリチウムイオン蓄電池について直並列の切り替えが可能となっている。なお、４つ以上のリチウムイオン蓄電池を具備する構成も可能である。
　図１０では、図１との相違点として、電池ユニットＵは、３つのリチウムイオン蓄電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を有しており、リチウムイオン蓄電池の追加に伴い接続切り替えの回路が追加されている。電池ユニットＵは、半導体スイッチング素子により構成されるスイッチ５１～５８を有している。各スイッチ５１～５８のオンオフにより、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３の並列状態と直列状態とが切り替え可能となっている。上記構成では、出力端子Ｐ２側の電気負荷１５及び回転電機１６に対して最大３６Ｖの電圧出力が可能となっている。
　図１１は、図１０の電源システムにおいて、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３を並列接続した状態を示している。なお図１１では、オフ状態のスイッチ５７，５８の図示を省略している。以下の説明では、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３のＳＯＣをそれぞれＳＯＣ１，ＳＯＣ２，ＳＯＣ３とし、これら各蓄電池Ｂ１～Ｂ３の通電経路にそれぞれ設けられたスイッチ５４～５６の抵抗値をＲ１，Ｒ２、Ｒ３としている。
　なお、図１０の構成においては、少なくとも２つのリチウムイオン蓄電池について並列接続と直列接続との切り替えが可能であればよく、並列接続と直列接続とが混在する状態が許容されるものとなっている。
　図１２及び図１３は、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３の接続状態と充放電電流とを制御する処理手順を示すフローチャートであり、本処理は制御部３０により所定周期で繰り返し実施される。図１２及び図１３の処理は、上述の図７及び図８の処理に書き換えて実施されるものであり、図７及び図８と同じ又は略同じの処理については同じステップ番号を付すとともに説明を適宜簡略化する。
　図１２において、ステップＳ１１では、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３のＳＯＣをそれぞれ取得し、続くステップＳ１２では、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３のＳＯＣ差を算出する。このとき、制御部３０は、リチウムイオン蓄電池ごとに、以下のいずれかの手法にてＳＯＣ差を算出する。
（１）リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３のうち２つの蓄電池の組み合わせでのＳＯＣ差を算出する。
（２）ＳＯＣ平均値と各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３のＳＯＣとのＳＯＣ差を算出する。
　上記（１）では、蓄電池Ｂｘについて、そのＳＯＣｘから他の蓄電池ＢｙのＳＯＣｙを減算した時のＳＯＣ差を「ΔＳＯＣｘｙ（＝ＳＯＣｘ－ＳＯＣｙ）」とした場合において、ΔＳＯＣ１２，ΔＳＯＣ１３，ΔＳＯＣ２１，ΔＳＯＣ２３，ΔＳＯＣ３１，ΔＳＯＣ３２が算出される。例えば、ＳＯＣ１＝２０％、ＳＯＣ２＝３０％、ＳＯＣ３＝７０％である場合に、
ΔＳＯＣ１２＝－１０％、
ΔＳＯＣ１３＝－５０％、
ΔＳＯＣ２１＝＋１０％、
ΔＳＯＣ２３＝－４０％、
ΔＳＯＣ３１＝＋５０％、
ΔＳＯＣ３２＝＋４０％、
として算出される。
　また、上記（２）では、蓄電池Ｂｘについて、そのＳＯＣｘから各蓄電池のＳＯＣ平均値ＡＶＥを減算した時のＳＯＣ差を「ΔＳＯＣｘ（＝ＳＯＣｘ－ＡＶＥ）」とした場合において、ΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２，ΔＳＯＣ３が算出される。例えば、ＳＯＣ１＝２０％、ＳＯＣ２＝３０％、ＳＯＣ３＝７０％である場合に、
ΔＳＯＣ１＝－２０％、
ΔＳＯＣ２＝－１０％、
ΔＳＯＣ３＝＋３０％、
として算出される。
　その後、電池ユニットＵが充電状態であり、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３が並列状態であり、かつ並列状態から直列状態への切り替え要求が生じていないと判定される場合（Ｓ１４，Ｓ１５がＹＥＳ、Ｓ１６がＮＯの場合）には、ステップＳ４１に進む。
　ステップＳ４１では、リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３の全てが充電状態になっているか否かを判定する。すなわち、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３での相互のセルフバランスにより充電中の蓄電池と放電中の蓄電池とが混在している状況にあるか否かを判定する。このとき、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３において通電電流の向きに基づいて、各蓄電池Ｂ１～Ｂ３が充電状態か否かを判定するとよい。ステップＳ４１がＹＥＳであれば後続のステップＳ４２に進み、ステップＳ４１がＮＯであればそのまま本処理を終了する。
　なお、ステップＳ４１は、回転電機１６の発電状態で、リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３のうちいずれかの蓄電池に他の蓄電池から放電電流が流れていることを判定するものである。ステップＳ４１が否定される場合、すなわち発電状態（電池ユニットＵの充電状態）なのにいずれかの蓄電池で放電電流が流れていると判定される場合には、セルフバランス状態にあるとして、本処理がそのまま終了される。これにより、スイッチ抵抗値の調整（ステップＳ４２）が読み飛ばされる。
　ステップＳ４２では、リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３ごとに設けられたスイッチ５４～５６の抵抗値を調整することで、各蓄電池Ｂ１～Ｂ３の充電電流を個々に制御する。このとき、上記（１）のΔＳＯＣｘｙ（＝ＳＯＣｘ－ＳＯＣｙ）、又は上記（２）のΔＳＯＣｘ（＝ＳＯＣｘ－ＡＶＥ）に基づいて、各スイッチ５４～５６の抵抗値を適宜調整する。
　具体的には、上記（１）のΔＳＯＣｘｙについては、リチウムイオン蓄電池ごとにΔＳＯＣｘｙがマイナス値かプラス値かを特定する。そして、基本的に、マイナス値であれば、そのΔＳＯＣｘｙに対応するリチウムイオン蓄電池を充電されやすい状態にすべく通路抵抗値の増加側の変更を実施せず（すなわち最小値で維持し）、プラス値であれば、そのΔＳＯＣｘｙに対応するリチウムイオン蓄電池を充電されにくい状態にすべく通路抵抗値の増加側の変更を実施する。
　上記のとおり、リチウムイオン蓄電池Ｂ１について「ΔＳＯＣ１２＝－１０％、ΔＳＯＣ１３＝－５０％」であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ２について「ΔＳＯＣ２１＝＋１０％、ΔＳＯＣ２３＝－４０％」であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ３について「ΔＳＯＣ３１＝＋５０％、ΔＳＯＣ３２＝＋４０％」である場合を考える。かかる場合、リチウムイオン蓄電池Ｂ１は、他の蓄電池とのＳＯＣ差がいずれも負であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ２は、他の蓄電池とのＳＯＣ差が正及び負であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ３は、他の蓄電池とのＳＯＣ差がいずれも正である。そのため、リチウムイオン蓄電池Ｂ３→Ｂ２→Ｂ１の順で後者ほど充電量を大きくする必要性があると考えられ、スイッチ５４の抵抗値Ｒ１を維持し、スイッチ５５の抵抗値Ｒ２を上げ幅ΔＲ１で上げ、スイッチ５６の抵抗値Ｒ３を上げ幅ΔＲ２で上げる旨を決定する。上げ幅ΔＲ１，ΔＲ２は、ＳＯＣ差の大きさに応じて個別に設定されるとよく、ΔＲ１＜ΔＲ２であるとよい。ただし、ΔＲ１＝ΔＲ２であってもよい。
　一方で、上記（２）のΔＳＯＣｘについては、リチウムイオン蓄電池ごとにΔＳＯＣｘがマイナス値かプラス値かを特定する。そして、基本的に、マイナス値であれば、そのΔＳＯＣｘに対応するリチウムイオン蓄電池を充電されやすい状態にすべく通路抵抗値の増加側の変更を実施せず（すなわち最小値で維持し）、プラス値であれば、そのΔＳＯＣｘに対応するリチウムイオン蓄電池を充電されにくい状態にすべく通路抵抗値の増加側の変更を実施する。
　上記のとおり、リチウムイオン蓄電池Ｂ１について「ΔＳＯＣ１＝－２０％」であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ２について「ΔＳＯＣ２＝－１０％」であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ３について「ΔＳＯＣ３＝＋３０％」である場合を考える。かかる場合、上記（１）と同様に、リチウムイオン蓄電池Ｂ３→Ｂ２→Ｂ１の順で後者ほど充電量を大きくする必要性があると考えられ、スイッチ５４の抵抗値Ｒ１を維持し、スイッチ５５の抵抗値Ｒ２を上げ幅ΔＲ１で上げ、スイッチ５６の抵抗値Ｒ３を上げ幅ΔＲ２で上げる旨を決定する。なお、本例では、ΔＳＯＣｘの正負だけでなく、平均値ＡＶＥに対する乖離度に応じた重み付けを行って、抵抗値の上げ幅を決定することとしている。
　また、ステップＳ４２では、リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３ごとに流れている通電電流値に基づいて、各スイッチ５４～５６の目標抵抗値（すなわち各抵抗値Ｒ１～Ｒ３の上げ幅）を補正する。このとき、いずれかの蓄電池で所定値よりも大きい充電電流が流れている場合に、各スイッチ５４～５６の目標抵抗値（すなわち各抵抗値Ｒ１～Ｒ３の上げ幅）を減少側に補正する。充電電流が大きいほど、減少補正幅を大きくする構成であってもよい。
　上記のように各スイッチ５４～５６の目標抵抗値が定められると、制御部３０は、目標抵抗値に基づいてゲート電圧制御を実施する。これにより、調整対象のスイッチについてオン状態での抵抗値が大きくする側に変更される。なお、上述の具体例では、上記（１）（２）のいずれにおいても、リチウムイオン蓄電池Ｂ３→Ｂ２→Ｂ１の順で後者ほど優先的に充電が行われ、それに伴い各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３のＳＯＣ差が低減される。
　上記ステップＳ４１，Ｓ４２において、非発電状態（充電状態）なのに充電電流が流れていると判定される場合（ステップＳ４１がＮＯの場合）に、充電電流が流れているリチウムイオン蓄電池の通電経路についてのみスイッチ抵抗値を大きくする側への変更を禁止し、他の通電経路についてはスイッチ抵抗値を大きくする側への変更を許容するものであってもよい。
　また、並列状態から直列状態への切り替え要求が生じたと判定された場合には、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３のＳＯＣ差（ΔＳＯＣｘｙ、又はΔＳＯＣｘ）に基づいて、直列状態への切り替えの可否を判定する（ステップＳ２０，Ｓ２１）。この場合、ＳＯＣ差が所定未満であることを条件に、直列状態への切り替えを実施する。
　一方、図１３において、電池ユニットＵが放電状態であり、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３が並列状態であり、かつ並列状態から直列状態への切り替え要求が生じていないと判定された場合（Ｓ１４がＮＯ、Ｓ３１がＹＥＳ、Ｓ３２がＮＯの場合）には、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４３では、リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３の全てが放電状態になっているか否かを判定する。すなわち、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３での相互のセルフバランスにより充電中の蓄電池と放電中の蓄電池とが混在している状況にあるか否かを判定する。このとき、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３において通電電流の向きに基づいて、各蓄電池Ｂ１～Ｂ３が放電状態か否かを判定するとよい。ステップＳ４３がＹＥＳであれば後続のステップＳ４４に進み、ステップＳ４３がＮＯであればそのまま本処理を終了する。
　なお、ステップＳ４３は、回転電機１６の非発電状態で、リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３のうちいずれかの蓄電池に他の蓄電池から充電電流が流れていることを判定するものである。ステップＳ４３が否定される場合、すなわち非発電状態（電池ユニットＵの放電状態）なのにいずれかの蓄電池で充電電流が流れていると判定される場合には、セルフバランス状態にあるとして、本処理がそのまま終了される。これにより、スイッチ抵抗値の調整（ステップＳ４４）が読み飛ばされる。
　ステップＳ４４では、リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３ごとに設けられたスイッチ５４～５６の抵抗値を調整することで、各蓄電池Ｂ１～Ｂ３の放電電流を個々に制御する。このとき、上記（１）のΔＳＯＣｘｙ（＝ＳＯＣｘ－ＳＯＣｙ）、又は上記（２）のΔＳＯＣｘ（＝ＳＯＣｘ－ＡＶＥ）に基づいて、各スイッチ５４～５６の抵抗値を適宜調整する。
　具体的には、上記（１）のΔＳＯＣｘｙについては、リチウムイオン蓄電池ごとにΔＳＯＣｘｙがマイナス値かプラス値かを特定する。そして、基本的に、プラス値であれば、そのΔＳＯＣｘｙに対応するリチウムイオン蓄電池を放電されやすい状態にすべく通路抵抗値の増加側の変更を実施せず（すなわち最小値で維持し）、マイナス値であれば、そのΔＳＯＣｘｙに対応するリチウムイオン蓄電池を放電されにくい状態にすべく通路抵抗値の増加側の変更を実施する。
　上記のとおり、リチウムイオン蓄電池Ｂ１について「ΔＳＯＣ１２＝－１０％、ΔＳＯＣ１３＝－５０％」であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ２について「ΔＳＯＣ２１＝＋１０％、ΔＳＯＣ２３＝－４０％」であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ３について「ΔＳＯＣ３１＝＋５０％、ΔＳＯＣ３２＝＋４０％」である場合を考える。かかる場合、リチウムイオン蓄電池Ｂ１は、他の蓄電池とのＳＯＣ差がいずれも負であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ２は、他の蓄電池とのＳＯＣ差が正及び負であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ３は、他の蓄電池とのＳＯＣ差がいずれも正である。そのため、リチウムイオン蓄電池Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３の順で後者ほど放電量を大きくする必要性があると考えられ、スイッチ５４の抵抗値Ｒ１を上げ幅ΔＲ１１で上げ、スイッチ５５の抵抗値Ｒ２を上げ幅ΔＲ１２で上げ、スイッチ５６の抵抗値Ｒ３を維持する旨を決定する。上げ幅ΔＲ１１，ΔＲ１２は、ＳＯＣ差の大きさに応じて個別に設定されるとよく、ΔＲ１１＞ΔＲ１２であるとよい。ただし、ΔＲ１１＝ΔＲ１２であってもよい。
　一方で、上記（２）のΔＳＯＣｘについては、リチウムイオン蓄電池ごとにΔＳＯＣｘがマイナス値かプラス値かを特定する。そして、基本的に、プラス値であれば、そのΔＳＯＣｘに対応するリチウムイオン蓄電池を放電されやすい状態にすべく通路抵抗値の増加側の変更を実施せず（すなわち最小値で維持し）、マイナス値であれば、そのΔＳＯＣｘに対応するリチウムイオン蓄電池を放電されにくい状態にすべく通路抵抗値の増加側の変更を実施する。
　上記のとおり、リチウムイオン蓄電池Ｂ１について「ΔＳＯＣ１＝－２０％」であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ２について「ΔＳＯＣ２＝－１０％」であり、リチウムイオン蓄電池Ｂ３について「ΔＳＯＣ３＝＋３０％」である場合を考える。かかる場合、上記（１）と同様に、リチウムイオン蓄電池Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３の順で後者ほど放電量を大きくする必要性があると考えられ、スイッチ５４の抵抗値Ｒ１を上げ幅ΔＲ１１で上げ、スイッチ５５の抵抗値Ｒ２を上げ幅ΔＲ１２で上げ、スイッチ５６の抵抗値Ｒ３を維持する旨を決定する。なお、本例では、ΔＳＯＣｘの正負だけでなく、平均値ＡＶＥに対する乖離度に応じた重み付けを行って、抵抗値の上げ幅を決定することとしている。
　また、ステップＳ４４では、リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３ごとに流れている通電電流値に基づいて、各スイッチ５４～５６の目標抵抗値（すなわち各抵抗値Ｒ１～Ｒ３の上げ幅）を補正する。このとき、いずれかの蓄電池で所定値よりも大きい放電電流が流れている場合に、各スイッチ５４～５６の目標抵抗値（すなわち各抵抗値Ｒ１～Ｒ３の上げ幅）を減少側に補正する。放電電流が大きいほど、減少補正幅を大きくする構成であってもよい。
　上記のように各スイッチ５４～５６の目標抵抗値が定められると、制御部３０は、目標抵抗値に基づいてゲート電圧制御を実施する。これにより、調整対象のスイッチについてオン状態での抵抗値が大きくする側に変更される。なお、上述の具体例では、上記（１）（２）のいずれにおいても、リチウムイオン蓄電池Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３の順で優先的に放電が行われ、それに伴い各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３のＳＯＣ差が低減される。
　また、並列状態から直列状態への切り替え要求が生じたと判定された場合には、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３のＳＯＣ差（ΔＳＯＣｘｙ、又はΔＳＯＣｘ）に基づいて、直列状態への切り替えの可否を判定する（ステップＳ３６，Ｓ３７）。この場合、ＳＯＣ差が所定未満であることを条件に、直列状態への切り替えを実施する。
　以上第２の実施形態においても、第１実施形態と同様に、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３でのＳＯＣばらつきを抑制し、ひいては各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３において適正な充放電を行わせることができる。
　各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３において、発電状態であるのにいずれかのリチウムイオン蓄電池に放電電流が流れている場合、すなわち蓄電池間のセルフバランスにより放電電流が流れている場合には、その放電が優先されることが望ましい。また、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３において、発電状態でないのにいずれかのリチウムイオン蓄電池に充電電流が流れている場合、すなわち蓄電池間のセルフバランスにより充電電流が流れている場合には、その充電が優先されることが望ましい。この点、各リチウムイオン蓄電池Ｂ１～Ｂ３の全てが充電状態及び放電状態のうちいずれであると判定されたことを条件に、スイッチ抵抗値の調整を実施する構成とした。また、発電状態でいずれかのリチウムイオン蓄電池に放電電流が流れているか、又は非発電状態でいずれかのリチウムイオン蓄電池に充電電流が流れている状態であるセルフバランス状態であると判定された場合に、発電状態で放電電流が流れているリチウムイオン蓄電池の通電経路における抵抗値の調整、又は非発電状態で充電電流が流れているリチウムイオン蓄電池の通電経路における抵抗値の調整を禁止する構成とした。これにより、セルフバランスによる電流の流れが阻害されることを抑制できる。
　発電状態においてセルフバランスにより放電電流が流れている場合に、その放電中のリチウムイオン蓄電池について経路抵抗値を大きくしない（すなわち小さいままにする）ことにより、セルフバランスによる放電を促すことができ、ＳＯＣばらつきを解消する上で好適となる。また、非発電状態においてセルフバランスにより充電電流が流れている場合に、その充電中のリチウムイオン蓄電池について経路抵抗値を大きくしない（すなわち小さいままにする）ことにより、セルフバランスによる充電を促すことができ、ＳＯＣばらつきを解消する上で好適となる。
　（他の実施形態）
　上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
　・上記実施形態では、複数のリチウムイオン蓄電池が並列接続された状態において、スイッチ抵抗値を大きくする側に変更することによって、各リチウムイオン蓄電池の充放電電流を個々に制御する構成としたが、これを変更し、スイッチ抵抗値を小さくする側に変更することによって、各リチウムイオン蓄電池の充放電電流を個々に制御する構成であってもよい。例えば、スイッチの通常オン時におけるスイッチ抵抗値（初期抵抗値）が最小値でない場合に、スイッチ抵抗値を小さくする側に変更する。
　・複数の蓄電手段として、リチウムイオン蓄電池以外を用いる構成であってもよい。例えば、複数の蓄電手段として、リチウムイオン蓄電池以外の蓄電池を用いる構成や、蓄電池及びコンデンサを用いる構成、複数のコンデンサを用いる構成のいずれかであってもよい。
　・上記実施形態では、複数のリチウムイオン蓄電池の直並列切り替え用のスイッチについてスイッチオン時の抵抗値を調整し、それによりリチウムイオン蓄電池ごとの充放電電流を個々に制御する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、電池ユニットＵの通電経路に、直並列切り替え用のスイッチ以外に半導体スイッチング素子からなる別のスイッチを設け、その別のスイッチのオン抵抗値を調整し、それによりリチウムイオン蓄電池ごとの充放電電流を個々に制御する構成としてもよい。
　・抵抗可変部として半導体スイッチング素子を用いること以外に、可変抵抗器を用いることも可能である。
　・図１４は、別の構成の電源システムを示す電気回路図である。図１４の電池ユニットＵは、図１と同様に、複数のリチウムイオン蓄電池１２，１３について並列状態と直列状態との切り替えを可能にするものであるが、図１との違いとして、出力端子Ｐ１，Ｐ２の両方において１２Ｖ出力と２４Ｖ出力とが可能となっている。
　図１４の電池ユニットＵでは、出力端子Ｐ１，Ｐ２の間の電気経路Ｌ１にスイッチ６１，６２が直列に設けられている。そして、スイッチ６１，６２の間の第１点Ｎ１にスイッチ６３を介してリチウムイオン蓄電池１２の＋端子（正極端子）が接続されている。また、スイッチ６２と出力端子Ｐ２との第２点Ｎ２にリチウムイオン蓄電池１３の＋端子が接続され、リチウムイオン蓄電池１３の－端子（負極端子）とグランドとの間にスイッチ６４が設けられている。さらに、リチウムイオン蓄電池１２の＋端子とリチウムイオン蓄電池１３の－端子とを結ぶ接続経路にスイッチ６５が設けられている。上記の各スイッチ６１～６５は、図１のスイッチ２１～２５と同様に、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等の半導体スイッチング素子により構成されている。
　そして、これら各スイッチ６１～６５のオンオフを適宜切り替えることにより、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態と、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列接続された状態とが切り替えられるようになっている。
　各リチウムイオン蓄電池１２，１３の並列状態では、各スイッチ６１～６５のうちスイッチ６１～６４がオン、スイッチ６５がオフされ、出力端子Ｐ１，Ｐ２の出力電圧がいずれも概ね１２Ｖとなる。また、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の直列状態では、各スイッチ６１～６５のうちスイッチ６１，６２，６５がオン、スイッチ６３，６４がオフされ、出力端子Ｐ１，Ｐ２の出力電圧がいずれも概ね２４Ｖとなる。
　また、図１４の電源システムでは、出力端子Ｐ１に接続される電気的構成が図１とは異なっており、出力端子Ｐ１には、スイッチ７１を介して鉛蓄電池１１と電気負荷１４とが接続されるとともに、スイッチ７２及び蓄電手段７３の直列回路部を介して鉛蓄電池１１と電気負荷１４とが接続されている。蓄電手段７３は、１２Ｖ電源であり、例えば鉛蓄電池からなる。また、同じく出力端子Ｐ１には、スタータ７４が接続されている。電気負荷１４は、前記と同様に１２Ｖ駆動される低電圧負荷であり、スタータ７４は１２Ｖ駆動及び２４Ｖ駆動が可能な始動装置である。
　上記電源システムでは、エンジン始動時において、スイッチ７１がオン、スイッチ７２がオフされることにより、鉛蓄電池１１によりスタータ７４が１２Ｖ駆動される一方で、スイッチ７１がオフ、スイッチ７２がオンされることにより、鉛蓄電池１１及び蓄電手段７３によりスタータ７４が２４Ｖ駆動される。この場合、必要に応じてスタータ７４が２４Ｖ駆動（高電圧駆動）されることで、円滑なエンジン始動が可能となっている。また、電気負荷１４は継続的な１２Ｖ駆動が可能となっている。
　そして、本構成において、例えば鉛蓄電池１１又は蓄電手段７３が劣化して出力性能が低下した場合には、電池ユニットＵにおいてリチウムイオン蓄電池１２，１３が直列状態に切り替えられ、電池ユニットＵを電源としてスタータ７４が２４Ｖ駆動される。また、蓄電手段７３を充電する際においても、電池ユニットＵのリチウムイオン蓄電池１２，１３が直列状態に切り替えられ、電池ユニットＵからの２４Ｖ電力により鉛蓄電池１１及び蓄電手段７３が充電される。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (15)

  1. 　複数の蓄電手段（１２，１３）と、
    　前記各蓄電手段に通じる電気経路に設けられた複数のスイッチ手段（２１～２５）を含み、前記複数の蓄電手段について互いに並列接続された並列状態と互いに直列接続された直列状態とを切り替える切替部と、
    を備える電源システムに適用される電源制御装置（３０）であって、
    　前記複数の蓄電手段の電気残容量をそれぞれ取得する容量取得部と、
    　前記複数の蓄電手段が並列状態である場合に、前記容量取得部により取得した各蓄電手段の電気残容量に基づいて、前記各蓄電手段に通じる電気経路に存在している抵抗可変部の抵抗値を調整して前記蓄電手段ごとに充放電電流を制御する電流制御部と、
    を備える電源制御装置。
  2. 　前記複数の蓄電手段に対して発電電力を供給する発電手段（１６）を備える電源システムに適用され、
    　前記電流制御部は、前記複数の蓄電手段が並列状態であり、かつ前記発電手段の発電が行われる場合に、前記電気残容量が大きい側の大容量の前記蓄電手段と前記電気残容量が小さい側の小容量の前記蓄電手段とのうち大容量の蓄電手段の通電経路における抵抗値を、小容量の蓄電手段の通電経路における抵抗値よりも相対的に大きくして、前記各蓄電手段の充電電流を制御する請求項１に記載の電源制御装置。
  3. 　前記複数の蓄電手段からの供給電力により駆動される電気負荷（１４）を備える電源システムに適用され、
    　前記電流制御部は、前記複数の蓄電手段が並列状態であり、かつ前記電気負荷への電力供給が行われる場合に、前記電気残容量が小さい側の小容量の前記蓄電手段と前記電気残容量が大きい側の大容量の前記蓄電手段とのうち小容量の蓄電手段の通電経路における抵抗値を、大容量の蓄電手段の通電経路における抵抗値よりも相対的に大きくして、前記各蓄電手段の放電電流を制御する請求項１又は２に記載の電源制御装置。
  4. 　前記電流制御部は、前記複数の蓄電手段が並列接続された状態において、前記抵抗可変部の抵抗値を大きくする側に変更することによって、前記蓄電手段の充放電電流を制御する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  5. 　前記複数の蓄電手段の充放電電流をそれぞれ取得する電流取得部を備え、
    　前記電流制御部は、前記複数の蓄電手段のうち充放電電流が所定値よりも大きい蓄電手段においては、前記抵抗値を大きくする側への変更を禁止する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  6. 　前記複数の蓄電手段の充放電電流をそれぞれ取得する電流取得部を備え、
    　前記電流制御部は、前記複数の蓄電手段に流れる各充放電電流に基づいて、前記抵抗可変部の抵抗値を設定する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  7. 　発電手段（１６）の発電状態において前記複数の蓄電手段のうちいずれかの蓄電手段に放電電流が流れている状態か、又は前記発電手段の非発電状態において前記複数の蓄電手段のうちいずれかの蓄電手段に充電電流が流れている状態であるセルフバランス状態であるか否かを判定する電流判定部を備え、
    　前記電流制御部は、前記セルフバランス状態であると判定された場合に、前記発電状態で放電電流が流れている蓄電手段の通電経路における前記抵抗値の調整、又は前記非発電状態で充電電流が流れている蓄電手段の通電経路における前記抵抗値の調整を禁止する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  8. 　前記複数の蓄電手段の全てが、充電状態及び放電状態のうちいずれか同じ状態になっていることを判定する状態判定部を備え、
    　前記電流制御部は、前記複数の蓄電手段の全てが充電状態及び放電状態のいずれかであると判定されたことを条件に、前記抵抗可変部の抵抗値の調整を実施する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  9. 　前記抵抗可変部は、半導体スイッチング素子により構成されており、
    　前記電流制御部は、前記半導体スイッチング素子のオン状態での抵抗値を調整するものである請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  10. 　前記電流制御部は、前記複数の蓄電手段が並列状態である場合に、前記スイッチ手段を前記抵抗可変部として用い、そのスイッチ手段の抵抗値を調整して前記蓄電手段ごとに充放電電流を制御する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  11. 　前記スイッチ手段は、半導体スイッチング素子により構成されており、
    　前記電流制御部は、前記半導体スイッチング素子のオン状態での抵抗値を調整するものである請求項１０に記載の電源制御装置。
  12. 　前記電流制御部は、デジタルアナログ制御又はＰＷＭ制御により前記半導体スイッチング素子の抵抗値を調整する請求項９又は１１に記載の電源制御装置。
  13. 　前記複数の蓄電手段における前記電気残容量の差分が所定値よりも小さいか否かを判定する判定部と、
    　前記複数の蓄電手段における前記電気残容量の差分が所定値よりも小さいと判定された場合に、前記複数の蓄電手段を前記並列状態から前記直列状態に移行させることを許可する切替制御部と、
    を備える請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  14. 　前記複数の蓄電手段が直列状態である場合に、前記各蓄電手段どうしを接続する経路上の中間位置（Ｎ１）に第１電気負荷（１４）が接続されるとともに、それら各蓄電手段のうち高電圧側の前記蓄電手段の正極側の位置（Ｎ２）に第２電気負荷（１５，１６）が接続されるシステムに適用され、
    　前記電流制御部は、前記複数の蓄電手段が並列状態である場合に、前記複数の蓄電手段の充電時であれば、前記複数の蓄電手段のうち前記第２電気負荷の側に接続された蓄電手段の電気経路の抵抗値を大きくして充電電流を制御し、前記複数の蓄電手段の放電時であれば、前記複数の蓄電手段のうち前記第１電気負荷の側に接続された蓄電手段の電気経路の抵抗値を大きくして放電電流を制御する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の電源制御装置。
  15. 　請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の電源制御装置と、
    　前記複数の蓄電手段と、
    　前記切替部と、
    を備える電源システム。
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