WO2019013077A1 - 管理装置、及び電源システム - Google Patents

Abstract

電圧検出系の一部に不具合が発生しても、セルの容量を十分に活用するために、管理装置（３０）において、電圧検出回路（３１）は、直列接続された複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）のそれぞれの電圧を検出する。複数の放電回路（Ｒ１１－Ｒ１８、Ｑ１－Ｑ８）は、複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）に、それぞれ並列に接続される。制御部（３２）は、電圧検出回路（３１）により検出された電圧をもとに、複数の放電回路（Ｒ１１－Ｒ１８、Ｑ１－Ｑ８）を制御して均等化制御を実行する。制御部（３２）は、複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）のそれぞれの現在の満充電容量と検出電圧をもとに複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の充電可能な実容量を揃える第１モードと、複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）のそれぞれの現在の満充電容量と検出電圧をもとに複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の放電可能な実容量を揃える第２モードを選択可能である。

Description

管理装置、及び電源システム

　本発明は、蓄電モジュールの状態を管理する管理装置、及び電源システムに関する。

　近年、ハイブリッド車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）が普及してきている。これらの車にはキーデバイスとして二次電池が搭載される。
車載用二次電池としては主に、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池が普及している。今後、エネルギー密度が高いリチウムイオン電池の普及が加速すると予想される。

　リチウムイオン電池は常用領域と使用禁止領域が近接しているため、他の種類の電池より厳格な電圧管理が必要である。複数のリチウムイオン電池セルが直列に接続された組電池を使用する場合、各セルの電圧を検出するための電圧検出回路が設けられる。複数のセルの各ノードと電圧検出回路は、複数の電圧検出線で接続される。検出されたセル電圧は、ＳＯＣ(State Of Charge)管理、均等化制御などに使用される（例えば、特許文献１参照）。

　一般的な均等化制御では複数のセルの内、ＳＯＣが高い（＝電圧が高い）セルから微少電流を放電させることで、複数のセルの各ＳＯＣを略均等に保つように制御される。その際、複数のセルのＳＯＣを揃えるように複数のセルの放電制御を行うことが多い。

特開２０１１－４１４２２号公報

　しかしながら複数のセルのＳＯＣを合わせる均等化制御では、電圧検出回路や電圧検出線の一部の不具合により一部のセルの電圧が検出できなくなると、ＳＯＣを、できるだけ上限値および下限値から離れた位置に合わせる必要がある。また、電圧検出系に不具合が発生したセルは過放電と過充電を検出できなくなるため、放電時は過放電を発生させないように大きなマージンを持って放電停止させる必要があり、充電時は過充電を発生させないように大きなマージンを持って充電停止させる必要がある。即ち、セルの容量を十分に活用することができなくなる。

　本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、電圧検出系の一部に不具合が発生しても、セルの容量を十分に活用することができる技術を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明のある態様の管理装置は、直列接続された複数のセルのそれぞれの電圧を検出する電圧検出回路と、前記複数のセルに、それぞれ並列に接続される複数の放電回路と、前記電圧検出回路により検出された電圧をもとに、前記複数の放電回路を制御して均等化制御を実行する制御部と、を備える。前記制御部は、前記複数のセルのそれぞれの現在の満充電容量と検出電圧をもとに前記複数のセルの充電可能な実容量を揃える第１モードと、前記複数のセルのそれぞれの現在の満充電容量と検出電圧をもとに前記複数のセルの放電可能な実容量を揃える第２モードを選択可能である。

　なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

　本発明によれば、電圧検出系の一部に不具合が発生しても、セルの容量を十分に活用することができる。

本発明の実施の形態に係る電源システムを示す図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、均等化制御において複数のセルのＳＯＣを合わせる方式を説明するための図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、均等化制御において複数のセルの充電可能量を合わせる方式を説明するための図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、均等化制御において複数のセルの放電可能量を合わせる方式を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る電源システムを搭載した車両を説明するための図である。

　図１は、本発明の実施の形態に係る電源システム１を示す図である。電源システム１は、蓄電モジュール１０及び管理装置３０を備える。蓄電モジュール１０は、直列接続された複数のセルを含む。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル（公称電圧：３．６－３．７Ｖ）を使用する例を想定する。図１では、８個のリチウムイオン電池セル（セルＳ１－Ｓ８）が直列に接続された組電池を使用する例を描いている。

　管理装置３０は、均等化回路、入力フィルタ、セル電圧検出回路３１及び制御回路３２を含み、それらはプリント配線基板上に実装される。セル電圧検出回路３１は、直列接続された複数のセルＳ１－Ｓ８の各ノードと複数の電圧検出線Ｌ１－Ｌ９で接続され、隣接する電圧検出線間の電圧を検出して各セルＳ１－Ｓ８の電圧を検出する。セル電圧検出回路３１は例えば、専用のカスタムＩＣであるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により構成される。セル電圧検出回路３１は、検出した各セルＳ１－Ｓ８の電圧を制御回路３２に送信する。

　蓄電モジュール１０の複数のセルＳ１－Ｓ８の各ノードにはワイヤーハーネスが接続され、各ワイヤーハーネスの先端のコネクタが、プリント配線基板に実装された管理装置３０の各コネクタに装着される。即ち、蓄電モジュール１０と管理装置３０間は、ハーネス・コネクタ２０を介して電気的に接続される。

　複数の電圧検出線Ｌ１－Ｌ９にそれぞれ抵抗Ｒ１－Ｒ９が挿入され、隣接する２本の電圧検出線間にそれぞれコンデンサＣ１－Ｃ８が接続される。抵抗Ｒ１－Ｒ９及びコンデンサＣ１－Ｃ８は入力フィルタ（ローパスフィルタ）を構成し、セル電圧検出回路３１に入力される電圧を安定化させる作用を有する。

　管理装置３０の各コネクタと、セル電圧検出回路３１の各検出端子間は、複数の電圧検出線Ｌ１－Ｌ９で接続される。隣接する２本の電圧検出線間にそれぞれ均等化回路が接続される。図１に示す例では、均等化回路は放電抵抗Ｒ１１－Ｒ１８と放電スイッチＱ１－Ｑ８の直列回路で構成されている。放電スイッチＱ１－Ｑ８は例えば、トランジスタで構成される。

　なお図１に示していないが、複数のセルＳ１－Ｓ８に流れる電流の値を検出するための電流センサが設置される。電流センサには例えば、ホール素子やシャント抵抗を使用することができる。また複数のセルＳ１－Ｓ８の温度を検出するための温度センサが少なくとも１つ設置される。温度センサには例えば、サーミスタを使用することができる。電流センサ及び温度センサの検出値は制御回路３２に出力される。

　制御回路３２は、セル電圧検出回路３１から取得した複数のセルＳ１－Ｓ８の電圧値、電流センサから取得した複数のセルＳ１－Ｓ８の電流値、温度センサから取得した複数のセルＳ１－Ｓ８の温度値をもとに複数のセルＳ１－Ｓ８を管理する。制御回路３２は複数のセルＳ１－Ｓ８のＳＯＣ、ＳＯＨ(State Of Health）を推定する。ＳＯＣは例えば、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）法または電流積算法により推定できる。

　ＳＯＨは、初期の満充電容量に対する現在の満充電容量の比率で規定され、数値が低いほど（０％に近いほど）劣化が進行していることを示す。ＳＯＨは、内部抵抗との相関関係をもとに推定することができる。内部抵抗は、電池に所定の電流を所定時間流した際に発生する電圧降下を、当該電流で割ることにより推定することができる。内部抵抗は温度が上がるほど低下する関係にあり、電池の劣化が進行するほど増加する関係にある。電池の劣化は充放電回数が増加するにつれ進行する。また電池の劣化は個体差や使用環境にも依存する。従って使用期間が長くになるにつれ基本的に、複数のセルＳ１－Ｓ８の容量のばらつきが大きくなっていく。

　複数のセルＳ１－Ｓ８は、経時劣化による要因ばかりでなく、現在の使用環境の要因によっても容量がばらつく。例えば複数のセルＳ１－Ｓ８の設置位置により、複数のセルＳ１－Ｓ８間に温度の違いが発生している場合、容量がばらつく。これに対して制御回路３２は、複数のセルＳ１－Ｓ８間の均等化制御を実行する。放電による均等化制御では、複数のセルＳ１－Ｓ８の内、最も容量が少ないセルに他のセルの容量を合わせる制御となる。その際、容量の合わせ方に複数の方法がある。

　図２（ａ）、（ｂ）は、均等化制御において複数のセルのＳＯＣを合わせる方式を説明するための図である。以下、図面を簡略化するためセルの直列数が４つの場合を例に説明する。図２（ａ）は均等化前の複数のセルＳ１－Ｓ４の蓄電容量を示し、図２（ｂ）は均等化後の複数のセルＳ１－Ｓ４の蓄電容量を示している。各棒の幅は、各セルの現在の満充電容量（劣化度）を示しており、各棒の面積は各セルの容量を示している。制御回路３２は、複数のセルＳ１－Ｓ４のＳＯＣをそれぞれ推定し、ＳＯＣが最も低いセル（図２（ａ）ではセルＳ１）に他のセル（図２（ａ）ではセルＳ２－Ｓ４）のＳＯＣを合わせるように制御する。制御回路３２は、当該他のセルＳ２－Ｓ４と並列に接続されている均等化回路の放電スイッチＱ２－Ｑ４をターンオンして、当該他のセルＳ２－Ｓ４を放電させる。当該他のセルＳ２－Ｓ４のＳＯＣが、最もＳＯＣが低いセルＳ１の電圧まで低下したら、当該他のセルＳ２－Ｓ４と並列に接続されている均等化回路の放電スイッチＱ２－Ｑ４をターンオフする。ＳＯＣは上述のようにＯＣＶまたは電流積算により推定することができる。

　図３（ａ）、（ｂ）は、均等化制御において複数のセルの充電可能量を合わせる方式を説明するための図である。図３（ａ）は均等化前の複数のセルＳ１－Ｓ４の蓄電容量を示し、図３（ｂ）は均等化後の複数のセルＳ１－Ｓ４の蓄電容量を示している。各棒の長さは、各セルの現在の満充電容量（劣化度）を示している。セルの充電可能量は、セルに充電可能な実容量（Ａｈ）で規定される。制御回路３２は、複数のセルＳ１－Ｓ４の充電可能量をそれぞれ推定し、充電可能量が最も大きいセル（図３（ａ）ではセルＳ１）に他のセル（図３（ａ）ではセルＳ２－Ｓ４）の充電可能量を合わせるように制御する。制御回路３２は、当該他のセルＳ２－Ｓ４と並列に接続されている均等化回路の放電スイッチＱ２－Ｑ４をターンオンして、当該他のセルＳ２－Ｓ４を放電させる。当該他のセルＳ２－Ｓ４の充電可能量が、最も充電可能量が大きいセルＳ１の充電可能量まで増加したら、当該他のセルＳ２－Ｓ４と並列に接続されている均等化回路の放電スイッチＱ２－Ｑ４をターンオフする。

　制御回路３２はセルの充電可能量を、セルの現在の満充電容量と検出電圧をもとに推定することができる。現在の満充電容量はセルのＳＯＨ、及び満充電容量とＳＯＨの関係を規定した寿命曲線をもとに推定することができる。セルの満充電容量はＢＯＬ（Begining Of Life)からＥＯＬ（End Of Life)に向かって低下していく。制御回路３２は、内部抵抗などをもとに推定したＳＯＨを当該寿命曲線に適用することにより、ＳＯＨ（％）を現在の満充電容量の実容量（Ａｈ）に換算することができる。また制御回路３２は、セルの検出電圧をもとに推定したＳＯＣ（％）を現在の満充電容量の実容量（Ａｈ）に適用することにより、ＳＯＣ（％）を現在の蓄電容量の実容量（Ａｈ）に換算することができる。
制御回路３２は、推定した現在の満充電容量の実容量（Ａｈ）から、推定した現在の蓄電容量の実容量（Ａｈ）を減算することにより充電可能量（Ａｈ）を推定することができる。

　図４（ａ）、（ｂ）は、均等化制御において複数のセルの放電可能量を合わせる方式を説明するための図である。図４（ａ）は均等化前の複数のセルＳ１－Ｓ４の蓄電容量を示し、図４（ｂ）は均等化後の複数のセルＳ１－Ｓ４の蓄電容量を示している。各棒の長さは、各セルの現在の満充電容量（劣化度）を示している。セルの放電可能量は、セルから放電可能な実容量（Ａｈ）で規定される。制御回路３２は、複数のセルＳ１－Ｓ４の放電可能量をそれぞれ推定し、放電可能量が最も小さいセル（図４（ａ）ではセルＳ１）に他のセル（図４（ａ）ではセルＳ２－Ｓ４）の放電可能量を合わせるように制御する。制御回路３２は、当該他のセルＳ２－Ｓ４と並列に接続されている均等化回路の放電スイッチＱ２－Ｑ４をターンオンして、当該他のセルＳ２－Ｓ４を放電させる。当該他のセルＳ２－Ｓ４の放電可能量が、最も放電可能量が小さいセルＳ１の放電可能量まで減少したら、当該他のセルＳ２－Ｓ４と並列に接続されている均等化回路の放電スイッチＱ２－Ｑ４をターンオフする。

　制御回路３２はセルの放電可能量を、セルの現在の満充電容量と検出電圧をもとに推定することができる。制御回路３２は上述の手法により、セルの現在の蓄電容量の実容量（Ａｈ）を推定し、当該セルの放電可能量（Ａｈ）とする。

　複数のセルＳ１－Ｓ４の満充電容量がばらついている場合、図２（ｂ）に示した複数のセルＳ１－Ｓ４のＳＯＣを合わせるモード（以下、ＳＯＣ合わせモードという）では、複数のセルＳ１－Ｓ４の充電可能量および放電可能量もばらつく。図３（ｂ）に示した複数のセルＳ１－Ｓ４の充電可能量を合わせるモード（以下、充電合わせモードという）では、複数のセルＳ１－Ｓ４の充電可能量は揃うが放電可能量はばらつく。図４（ｂ）に示した複数のセルＳ１－Ｓ４の放電可能量を合わせるモード（以下、放電合わせモードという）では、複数のセルＳ１－Ｓ４の放電可能量は揃うが充電可能量はばらつく。

　図１に示した回路構成において、経時劣化や振動などにより電圧検出系の一部に不具合が発生し、複数のセルＳ１－Ｓ８の一部のセルの電圧が検出できなくなる場合が発生する。例えば、電圧検出線の断線、抵抗などの素子の基板からの剥離などが発生すると、一部のセルの電圧が検出できなくなる。なお本実施の形態では、複数のセルＳ１－Ｓ８の全ての電圧が検出できない状態は対象としていない。少なくとも１つのセルの電圧が検出可能な状態であることを前提としている。

　ＳＯＣ合わせモードで均等化された複数のセルの１つのセルの電圧が検出できなくなると、当該セルの過放電と過充電を高精度に検出することができなくなる。例えば、図２（ｂ）のセルＳ２の電圧が検出できなくなった場合において、セルＳ２の過放電判定を、隣接するセルＳ１の下限ＳＯＣを基準に行うとセルＳ２の過放電領域への突入を阻止することができない。またセルＳ２の過充電判定を、隣接するセルＳ１の上限ＳＯＣを基準に行うとセルＳ２の過充電領域への突入を阻止することができない。

　充電合わせモードで均等化された複数のセルの１つのセルの電圧が検出できなくなると、当該セルの過放電を高精度に検出することができなくなる。例えば、図３（ｂ）のセルＳ２の電圧が検出できなくなった場合において、セルＳ２の過放電判定を、隣接するセルＳ１のＳＯＣの下限を基準に行うとセルＳ２の過放電領域への突入を阻止することができない。一方、セルＳ２の過充電判定を、隣接するセルＳ１の実容量（Ａｈ）の上限を基準に行うとセルＳ２の過充電領域への突入を阻止することができる。図３（ｂ）では複数のセルＳ１－Ｓ４の充電可能量が揃っているため、少なくとも１つのセルの電圧が検出できれば、全てのセルＳ１－Ｓ４の充電を適切な実容量（Ａｈ）の位置で停止させることができる。

　放電合わせモードで均等化された複数のセルの１つのセルの電圧が検出できなくなると、当該セルの過充電を高精度に検出することができなくなる。例えば、図４（ｂ）のセルＳ２の電圧が検出できなくなった場合において、セルＳ２の過充電判定を、隣接するセルＳ１のＳＯＣの上限を基準に行うとセルＳ１の過充電領域への突入を阻止することができない。一方、セルＳ２の過放電判定を、隣接するセルＳ１の実容量（Ａｈ）の下限を基準に行うとセルＳ２の過放電領域への突入を阻止することができる。図４（ｂ）では複数のセルＳ１－Ｓ４の放電可能量が揃っているため、少なくとも１つのセルの電圧が検出できれば、全てのセルＳ１－Ｓ４の放電を適切な実容量（Ａｈ）の位置で停止させることができる。

　以上を踏まえ本実施の形態では、制御回路３２は均等化制御する際、充電合わせモードと放電合わせモードを使い分ける。均等化制御は充放電の停止中に行うことが一般的である。制御回路３２は、均等化終了後の蓄電モジュール１０の動作が充電のとき充電合わせモードを選択する。均等化終了時に充電可能量が揃った状態となるため、その後の蓄電モジュール１０の充電中に電圧検出系の一部に不具合が発生しても、不具合が発生していない電圧検出系の検出値を使用することにより、全てのセルＳ１－Ｓ８の過充電を発生させずに実容量（Ａｈ）の上限まで充電させることができる。

　一方、制御回路３２は、均等化終了後の蓄電モジュール１０の動作が放電のとき放電合わせモードを選択する。均等化終了時に放電可能量が揃った状態となるため、その後の蓄電モジュール１０の放電中に電圧検出系の一部に不具合が発生しても、不具合が発生していない電圧検出系の検出値を使用することにより、全てのセルＳ１－Ｓ８の過放電を発生させずに実容量（Ａｈ）の下限まで放電させることができる。

　なお均等化制御は蓄電モジュール１０の充放電中に行うことも可能である。制御回路３２は蓄電モジュール１０の充電中の均等化制御において充電合わせモードを選択する。全てのセルＳ１－Ｓ８の蓄電容量は同じタイミングで満充電になる。一方、制御回路３２は蓄電モジュール１０の放電中の均等化制御において放電合わせモードを選択する。全てのセルＳ１－Ｓ８の蓄電容量は同じタイミングでゼロになる。

　図５は、本発明の実施の形態に係る電源システム１を搭載した車両２を説明するための図である。本実施の形態では車両１として、商用電力系統（以下、単に系統３という）から充電可能な電気自動車（ＥＶ）を想定する。

　車両２は、電源システム１、インバータ４０、モータ５０、充電部６０、第１リレーＲＹ１及び第２リレーＲＹ２を備える。電源システム１は、上述したように蓄電モジュール１０、ハーネス・コネクタ２０及び管理装置３０を備える。

　インバータ４０は力行時、蓄電モジュール１０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５０に供給する。回生時、モータ５０から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電モジュール１０に供給する。モータ５０は力行時、インバータ４０から供給される交流電力に応じて回転する。回生時、減速による回転エネルギーを交流電力に変換してインバータ４０に供給する。

　蓄電モジュール１０とインバータ４０を繋ぐ配線間に第１リレーＲＹ１が挿入される。
管理装置３０は走行時、第１リレーＲＹ１をオン状態（クローズ状態）に制御し、蓄電モジュール１０と動力系を電気的に接続する。管理装置３０は非走行時、原則として第１リレーＲＹ１をオフ状態（オープン状態）に制御し、蓄電モジュール１０と動力系を電気的に遮断する。

　蓄電モジュール１０は、車両２の外に設置された充電装置４から充電することができる。充電装置４と車両２は充電ケーブル５で接続される。車両２内において、充電ケーブル５に接続された給電線は充電部６０に接続される。充電部６０は第２リレーＲＹ２を介して蓄電モジュール１０に接続され、充電装置４から供給される電力を蓄電モジュール１０に充電する。管理装置３０は蓄電モジュール１０の過電圧、過小電圧、過電流、又は温度異常を検出すると第１リレーＲＹ１及び第２リレーＲＹ２をターンオフして、蓄電モジュール１０を保護する。

　充電装置４は、家庭、カーディーラ、サービスエリア、商業施設、公共施設などに設置される。充電装置４は系統３に接続され、ＡＣ１００／２００Ｖの単相交流電力を充電ケーブル５を介して車両２に供給する。一般的な蓄電モジュール１０であれば、１５Ａ以上の電流で充電すれば、数時間以内に蓄電モジュール１０を満充電まで充電することができる。７Ａ以下の電流で充電する場合、満充電まで１２時間以上かかる。なお、ＡＣ１００Ｖで低電流で充電する場合、充電装置４を設けずに、家庭用のコンセントに充電ケーブル５のプラグを直接差し込んでもよい。

　蓄電モジュール１０の電圧検出系の一部に不具合が発生した場合、車両２を停止させて電源システム１を停止させるのが原則的な対処法である。しかしながら内燃機関を搭載しない純粋な電気自動車の場合、電源システム１を停止させると自走することができなくなる。電圧検出系の不具合はセル自体の不具合ではないため、カーディーラや修理工場に移動するために限定的に自走を認めることの要請が強い。図４（ｂ）に示したように複数のセルの放電可能量が揃っている場合、電圧を検出することができないセルが存在しても、他のセルの検出電圧をもとに過放電を抑制できる。従って、現在の蓄電容量分については走行用の電力として使用することを許容できる。なお電圧検出系の一部に不具合が発生した場合、運転席前の計器盤にバッテリエラーが表示される。

　管理装置３０の制御回路３２は、蓄電モジュール１０内の複数のセルＳ１－Ｓ８の均等化制御を定期的に実行する。車両２内の蓄電モジュール１０が充電装置４から充電中の場合、制御回路３２は充電合わせモードで均等化制御する。また車両２がモータ５０で走行中の場合、制御回路３２は放電合わせモードで均等化制御する。なお回生電力は微量であり、複数のセルＳ１－Ｓ８に充電される量も等しくなるため、均等化制御においては回生電力は無視して考える。

　車両２が駐車中の場合、制御回路３２は車両２の次の状態が「充電」であるか「走行」であるかによりモードを使い分ける。車両２の次の状態が「充電」である場合、制御回路３２は充電合わせモードで均等化制御する。車両２の次の状態が「走行」である場合、制御回路３２は放電合わせモードで均等化制御する。制御回路３２は車両２の走行履歴、充電履歴、現在時刻、蓄電モジュール１０の残容量の少なくとも１つを参照して車両２の次の状態を予測する。

　例えば、夜間の走行が少なく、夜間に家庭用の充電装置４から充電することが多く、かつ時刻が夜間である場合、制御回路３２は車両２の次の状態を「充電」と予測し、充電合わせモードで均等化制御する。また制御回路３２は蓄電モジュール１０の残容量が１００％の場合、車両２の次の状態を「走行」と予測し、放電合わせモードで均等化制御する。
また蓄電モジュール１０の残容量が５％未満の場合、車両２の次の状態を「充電」と予測し、充電合わせモードで均等化制御する。

　充電合わせモードで均等化制御中に電圧検出系の一部に不具合が発生した場合、制御回路３２は当該均等化制御を完遂させるとともに、次の「充電」も完遂させる。制御回路３２は「充電」の次の「走行」を、通常の放電終止電圧にマージンを持たせた電圧を放電終止電圧とした上で許容する。即ち、通常の放電終止電圧より高い電圧で放電を終了させる。放電可能量は揃っていないため、電圧を検出できないセルが過放電を起こさないようにマージンを持たせる。なお、「走行」の次の「充電」は電圧検出系の不具合が解消しない限り禁止される。

　充電合わせモードでの均等化制御が完遂し、充電可能量が揃った状態から「充電」が開始された後、「充電」中に電圧検出系の一部に不具合が発生した場合、制御回路３２は「充電」を完遂させる。制御回路３２は「充電」の次の「走行」を、通常の放電終止電圧にマージンを持たせた電圧を放電終止電圧とした上で許容する。なお、「走行」の次の「充電」は、電圧検出系の不具合が解消しない限り禁止される。

　放電合わせモードで均等化制御中に電圧検出系の一部に不具合が発生した場合、制御回路３２は当該均等化制御を完遂させるとともに、次の「走行」も完遂させる。制御回路３２は当該「走行」において、放電可能量が揃っているため、通常の放電終止電圧までの放電を許容する。なお安全性を重視して放電終止電圧にマージンを持たせてもよい。なお、「走行」の次の「充電」は電圧検出系の不具合が解消しない限り禁止される。

　放電合わせモードでの均等化制御が完遂し、放電可能量が揃った状態から「走行」が開始された後、「走行」中に電圧検出系の一部に不具合が発生した場合、制御回路３２は当該「走行」を完遂させる。制御回路３２は当該「走行」において、放電可能量が揃っているため、通常の放電終止電圧までの放電を許容する。なお安全性を重視して放電終止電圧にマージンを持たせてもよい。なお、「走行」の次の「充電」は電圧検出系の不具合が解消しない限り禁止される。以上の制御により、電圧検出系の一部に不具合が発生した場合でも、カーディーラや修理工場に自走で移動することができる。

　以上説明したように本実施の形態によれば、充電合わせモードと放電合わせモードを適宜使い分けることにより、電圧検出系の一部に不具合が発生しても過放電または過充電を発生させずに複数のセルＳ１－Ｓ８をフルに活用することができる。即ち、充電前は充電合わせモードで均等化制御することにより、複数のセルＳ１－Ｓ８の充電可能量を合わせる。これにより、電圧検出系の一部に不具合が発生しても全てのセルＳ１－Ｓ８を満充電容量まで充電することができる。一方、放電前は放電合わせモードで均等化制御することにより、複数のセルＳ１－Ｓ８の放電可能量を合わせる。これにより、電圧検出系の一部に不具合が発生しても全てのセルＳ１－Ｓ８を放電終止容量まで放電することができる。

　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これら実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

　図５では、本実施の形態に係る電源システム１を純粋な電気自動車（ＥＶ）に適用する例を説明したが、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）にも適用可能である。ただし、ハイブリッド車に搭載される電池は、ＥＶに搭載される電池より、ＳＯＣの使用範囲が狭くなる傾向にある。従ってＳＯＣ合わせモードで均等化制御しても過放電または過充電になるリスクは小さい。また上述のように電圧検出系の一部に不具合が発生した場合、電源システム１を停止させてもエンジン走行により、カーディーラや修理工場まで移動可能である。逆に言えば、純粋な電気自動車に本実施の形態に係る電源システム１を使用するメリットが大きいことを意味する。

　また上述の実施の形態では電源システム１を車両用電源装置に利用する例を想定したが、車載用途に限らず、航空用電源装置、船舶用電源装置、定置型蓄電システム等、他の用途にも利用可能である。

　なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

［項目１］
　直列接続された複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）のそれぞれの電圧を検出する電圧検出回路（３１）と、
　前記複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）に、それぞれ並列に接続される複数の放電回路（Ｒ１１－Ｒ１８、Ｑ１－Ｑ８）と、
　前記電圧検出回路（３１）により検出された電圧をもとに、前記複数の放電回路（Ｒ１１－Ｒ１８、Ｑ１－Ｑ８）を制御して均等化制御を実行する制御部（３２）と、を備え、
　前記制御部（３２）は、前記複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）のそれぞれの現在の満充電容量と検出電圧をもとに前記複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の充電可能な実容量を揃える第１モードと、前記複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）のそれぞれの現在の満充電容量と検出電圧をもとに前記複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の放電可能な実容量を揃える第２モードを選択可能であることを特徴とする管理装置（３０）。
　これによれば、過充電を防止する必要がある場面と過放電を防止する必要がある場面とで第１モードと第２モードを適宜使い分けることができる。
［項目２］
　前記制御部（３２）は、前記複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の充電前または充電中は前記第１モードで均等化制御を実行し、前記複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の放電前または放電中は第２モードで均等化制御を実行することを特徴とする項目１に記載の管理装置（３０）。
　これによれば、充電前または充電中は充電可能量を揃えることにより一部のセルに過充電が発生することを抑制し、放電前または放電中は放電可能量を揃えることにより一部のセルに過放電が発生することを抑制することができる。
［項目３］
　前記制御部（３２）は、前記第１モードでの均等化制御後の前記複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の充電中に、電圧検出系の一部に不具合が発生した場合でも、前記複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の充電を継続することを特徴とする項目１または２に記載の管理装置（３０）。
　これによれば、複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の充電可能量が揃っているため、充電を継続しても一部のセルに過充電を発生させることなく、複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）を充電することができる。
［項目４］
　前記制御部（３２）は、前記第２モードでの均等化制御後の前記複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の放電中に、電圧検出系の一部に不具合が発生した場合でも、前記複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の放電を継続することを特徴とする項目１または２に記載の管理装置（３０）。
　これによれば、複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）の放電可能量が揃っているため、放電を継続しても一部のセルに過放電を発生させることなく、複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）を放電することができる。
［項目５］
　複数のセル（Ｓ１－Ｓ８）が直列接続された蓄電モジュール（１０）と、
　前記蓄電モジュール（１０）を管理する項目１から４のいずれかに記載の管理装置（３０）と、
　を備えることを特徴とする電源システム（１）。
　これによれば、過充電を防止する必要がある場面と過放電を防止する必要がある場面とで第１モードと第２モードを適宜使い分けることができる電源システム（１）を構築することができる。
［項目５］
　前記電源システム（１）は、車両（２）に搭載され、
　前記制御（３２）部は、前記蓄電モジュール（１０）を外部の充電装置（４）から充電する前または充電中に、前記第１モードで均等化制御を実行することを特徴とする項目５に記載の電源システム（１）。
　これによれば、充電装置（４）からの充電前または充電中に、充電可能量を揃えることにより一部のセルに過充電が発生することを抑制することができる。
［項目６］
　前記電源システム（１）は、車両（２）に搭載され、
　前記蓄電モジュール（１０）は、前記車両（２）内の走行用モータ（５０）に電力を供給し、
　前記制御部（３２）は、前記走行用モータ（５０）による走行を開始する前または走行中に、前記第２モードで均等化制御を実行することを特徴とする項目５に記載の電源システム（１）。
　これによれば、走行前または走行中に、放電可能量を揃えることにより一部のセルに過放電が発生することを抑制することができる。

　１　電源システム、１０　蓄電モジュール、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８　セル、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９　電圧検出線、２０　ハーネス・コネクタ、３０　管理装置、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９　抵抗、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８　コンデンサ、Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５，Ｒ１６，Ｒ１７，Ｒ１８　放電抵抗、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８　放電スイッチ、３１　セル電圧検出回路、３２　制御回路、　２　車両、３　系統、４　充電装置、５　充電ケーブル、４０　インバータ、５０　モータ、６０　充電部、ＲＹ１　第１リレー、ＲＹ２　第２リレー。

Claims (7)

1. 　直列接続された複数のセルのそれぞれの電圧を検出する電圧検出回路と、
   　前記複数のセルに、それぞれ並列に接続される複数の放電回路と、
   　前記電圧検出回路により検出された電圧をもとに、前記複数の放電回路を制御して均等化制御を実行する制御部と、を備え、
   　前記制御部は、前記複数のセルのそれぞれの現在の満充電容量と検出電圧をもとに前記複数のセルの充電可能な実容量を揃える第１モードと、前記複数のセルのそれぞれの現在の満充電容量と検出電圧をもとに前記複数のセルの放電可能な実容量を揃える第２モードを選択可能であることを特徴とする管理装置。
2. 　前記制御部は、前記複数のセルの充電前または充電中は前記第１モードで均等化制御を実行し、前記複数のセルの放電前または放電中は第２モードで均等化制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の管理装置。
3. 　前記制御部は、前記第１モードでの均等化制御後の前記複数のセルの充電中に、電圧検出系の一部に不具合が発生した場合でも、前記複数のセルの充電を継続することを特徴とする請求項１または２に記載の管理装置。
4. 　前記制御部は、前記第２モードでの均等化制御後の前記複数のセルの放電中に、電圧検出系の一部に不具合が発生した場合でも、前記複数のセルの放電を継続することを特徴とする請求項１または２に記載の管理装置。
5. 　複数のセルが直列接続された蓄電モジュールと、
   　前記蓄電モジュールを管理する請求項１から４のいずれかにに記載の管理装置と、
   　を備えることを特徴とする電源システム。
6. 　前記電源システムは、車両に搭載され、
   　前記制御部は、前記蓄電モジュールを外部の充電装置から充電する前または充電中に、前記第１モードで均等化制御を実行することを特徴とする請求項５に記載の電源システム。
7. 　前記電源システムは、車両に搭載され、
   　前記蓄電モジュールは、前記車両内の走行用モータに電力を供給し、
   　前記制御部は、前記走行用モータによる走行を開始する前または走行中に、前記第２モードで均等化制御を実行することを特徴とする請求項５に記載の電源システム。

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