JP6725201B2

JP6725201B2 - 充電率平準化装置及び電源システム

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Publication number: JP6725201B2
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Inventors: 荘田　隆博; 隆博荘田
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Description

本発明は、組電池が備える複数の電池セルの充電率を平準化する充電率平準化装置及びそれを備えた電源システムに関する。

電動モータを用いて走行する電気自動車（ＥＶ）や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの各種車両には、電動モータの動力源として、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池からなる電池セル（単位セル）を複数有する組電池を備えた電池モジュールが搭載されている。

このような電動モータを動作させるためには大きな電力が必要となるので、電池モジュールでは、高電圧を出力可能なように複数の電池セルが直列に接続されている。このような電池モジュールの複数の電池セルは、個体差や周囲温度の偏りなどを原因として、一部の電池セルの劣化が他の電池セルに比べて早く進むことがある。そして、劣化した電池セルは、充電可能な容量（電流容量、電力容量）が減少してしまうことから、劣化の進んでいない他の電池セルの充電が満了する前に充電が満了してしまったり、他の電池セルが放電しきる前に放電しきってしまったりする。そして、電池モジュールは、その充放電について、劣化した電池セルにあわせて行われるため、劣化の進んでいない他の電池セルを十分に使い切ることができず、劣化した電池セルに合わせて電池モジュール全体の容量が実質的に減少してしまうことになる。

そこで、例えば、特許文献１に記載されている技術では、複数の電池セルのうちの任意の電池セルを選択的にインダクタに接続し、電圧の高い電池セルのエネルギーをインダクタに蓄電し、インダクタに蓄電したエネルギーを電圧の低い電池セルに移送することにより、効率よく各電池セルの電圧を均一にしている。

特開２０１３−１３２９２号公報

しかしながら、特許文献１では、インダクタを介してエネルギーを移送しているので、一度に移送できるエネルギー量が小さく、そのため、繰り返し移送動作を行う必要があり、各電池セルの状態を均一にするための動作が煩雑でかつ時間を要するという問題があった。特に、故障などにより容量が大きく減少してしまった電池セルが存在した場合、上記問題が顕著であった。

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、組電池が有する複数の電池セルの充電率をより速やかに平準化できる充電率平準化装置、及びこの充電率平準化装置を備えた電源システムを提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、組電池が有する複数の電池セルの充電率を平準化する充電率平準化装置であって、前記組電池とは別体に設けられ、当該組電池とは異なる負荷に電力を供給する補助電池に接続された電池セル充電手段と、前記補助電池の電力により前記電池セルを充電するように、前記複数の電池セルのそれぞれを前記電池セル充電手段に選択的に接続可能な充電用接続切替手段と、前記補助電池に接続された補助電池充電手段と、前記電池セルの電力により前記補助電池を充電するように、前記複数の電池セルのそれぞれを前記補助電池充電手段に選択的に接続可能な放電用接続切替手段と、前記充電用接続切替手段を制御して、前記複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように前記複数の電池セルのうちから選択された一の電池セルを前記電池セル充電手段に接続し、前記放電用接続切替手段をさらに制御して、前記複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように前記複数の電池セルのうちから選択された一の電池セルを前記補助電池充電手段に接続する接続切替制御手段と、を有し、前記複数の電池セルのうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル及び前記電圧の最も低い最低電圧電池セルを検出する電池セル検出手段と、前記最高電圧電池セルの充電率及び前記最低電圧電池セルの充電率を検出する充電率検出手段と、をさらに備え、前記接続切替制御手段が、前記最高電圧電池セルの充電率及び前記最低電圧電池セルの充電率の少なくとも一方が基準充電率範囲から外れかつこれら充電率の差分値が差分上限値を超えていたとき、前記放電用接続切替手段を制御して前記最高電圧電池セルを前記補助電池充電手段に接続し、前記充電用接続切替手段を制御して前記最低電圧電池セルを前記電池セル充電手段に接続することを特徴とする充電率平準化装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記電池セル検出手段が、１つの電圧検出手段と、前記複数の電池セルのそれぞれを前記電圧検出手段に選択的に接続可能な電圧検出用接続切替手段とを有し、前記電圧検出用接続切替手段が、前記複数の電池セルのそれぞれを前記補助電池充電手段にも選択的に接続可能にすることにより前記放電用接続切替手段も兼ねるように構成されていることを特徴とするものである。

他の充電率平準化装置は、組電池が有する複数の電池セルの充電率を平準化する充電率平準化装置であって、前記組電池とは別体に設けられ、当該組電池とは異なる負荷に電力を供給する補助電池に接続された電池セル充電手段と、前記補助電池の電力により前記電池セルを充電するように、前記複数の電池セルのそれぞれを前記電池セル充電手段に選択的に接続可能な充電用接続切替手段と、前記充電用接続切替手段を制御して、前記複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように前記複数の電池セルのうちから選択された一の電池セルを前記電池セル充電手段に接続する接続切替制御手段と、を有し、前記複数の電池セルのうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル及び前記電圧の最も低い最低電圧電池セルを検出する電池セル検出手段と、前記最高電圧電池セルの充電率及び前記最低電圧電池セルの充電率を検出する充電率検出手段と、をさらに備え、前記接続切替制御手段が、前記最高電圧電池セルの充電率と前記最低電圧電池セルの充電率との差分値が差分上限値を超えていたとき、前記充電用接続切替手段を制御して前記最低電圧電池セルを前記電池セル充電手段に接続することを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、上記目的を達成するために、組電池と、前記組電池が備える複数の電池セルの充電率を平準化する充電率平準化装置と、を備えた電源システムであって、前記充電率平準化装置が、請求項１又は２に記載の充電率平準化装置で構成されていることを特徴とする電源システムである。

請求項１に記載された発明によれば、組電池とは別体の補助電池に接続された電池セル充電手段と、補助電池の電力により電池セルを充電するように、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれを電池セル充電手段に選択的に接続可能な充電用接続切替手段と、充電用接続切替手段を制御して、複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように当該複数の電池セルのうちから選択された一の電池セルを電池セル充電手段に接続する接続切替制御手段と、を有している。このようにしたことから、例えば、充電率の比較的小さい電池セルを電池セル充電手段に接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池の電力で当該電池セルを充電でき、即ち、複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を電池セルに移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれの充電率をより速やかに平準化できる。

また、請求項１に記載された発明によれば、補助電池に接続された補助電池充電手段と、電池セルの電力により補助電池を充電するように、複数の電池セルのそれぞれを補助電池充電手段に選択的に接続可能な放電用接続切替手段と、をさらに有している。そして、接続切替制御手段が、放電用接続切替手段をさらに制御して、複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように前記複数の電池セルのうちから選択された一の電池セルを前記補助電池充電手段に接続する。このようにしたことから、例えば、充電率の比較的大きい電池セルを補助電池充電手段に接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池を当該電池セルの電力により充電でき、即ち、電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれの充電率をより速やかに平準化できる。

また、請求項１に記載された発明によれば、複数の電池セルのうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル及び両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セルを検出する電池セル検出手段と、最高電圧電池セルの充電率及び最低電圧電池セルの充電率を検出する充電率検出手段と、をさらに備えている。そして、接続切替制御手段が、最高電圧電池セルの充電率及び最低電圧電池セルの充電率の少なくとも一方が基準充電率範囲から外れかつこれら充電率の差分値が差分上限値を超えていたとき、放電用接続切替手段を制御して最高電圧電池セルを補助電池充電手段に接続し、充電用接続切替手段を制御して最低電圧電池セルを前記電池セル充電手段に接続する。このようにしたことから、最高電圧電池セル及び最低電圧電池セルは他の電池セルとの充電率の乖離が大きいものと考えられ、これらの間で補助電池を介して電荷を移送できるので、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれの充電率をより一層速やかに平準化できる。

請求項２に記載された発明によれば、電池セル検出手段が、１つの電圧検出手段と、複数の電池セルのそれぞれを電圧検出手段に選択的に接続可能な電圧検出用接続切替手段とを有し、電圧検出用接続切替手段が、複数の電池セルのそれぞれを補助電池充電手段にも選択的に接続可能にすることにより放電用接続切替手段も兼ねるように構成されている。このようにしたことから、電圧検出用接続切替手段を放電用接続切替手段としても機能させることができるので、接続切替手段を構成する部品を減らすことができ、製造コストを低減できる。

他の充電率平準化装置によれば、複数の電池セルのうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル及び両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セルを検出する電池セル検出手段と、最高電圧電池セルの充電率及び最低電圧電池セルの充電率を検出する充電率検出手段と、をさらに備えている。そして、接続切替制御手段が、最高電圧電池セルの充電率と最低電圧電池セルの充電率との差分値が差分上限値を超えていたとき、充電用接続切替手段を制御して最低電圧電池セルを電池セル充電手段に接続する。このようにしたことから、両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セルは他の電池セルとの充電率の乖離が大きいものと考えられ、このような最低電圧電池セルに補助電池から電荷を移送できるので、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれの充電率をより一層速やかに平準化できる。

請求項３に記載された発明によれば、充電率平準化装置が、請求項１又は２に記載の充電率平準化装置で構成されている。このようにしたことから、例えば、充電率の比較的小さい電池セルを電池セル充電手段に接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池の電力で当該電池セルを充電でき、即ち、複数の電池セルのそれぞれの充電率の差が小さくなるように電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を電池セルに移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池が有する複数の電池セルのそれぞれの充電率をより速やかに平準化できる。

本発明の第１の実施形態の電源システムの概略構成を示す図である。図１の電源システムの組電池が備える電池セルの両電極間の電圧と充電率との関係の一例を模式的に示す図である。図１の電源システムの制御装置の制御部が行う充電率平準化処理１の一例を示すフローチャートである。図１の電源システムにおける電池セルから補助電池への電荷の移送を模式的に示す図である。図１の電源システムにおける補助電池から電池セルへの電荷の移送を模式的に示す図である。本発明の第２の実施形態の電源システムの概略構成を示す図である。図６の電源システムの制御装置の制御部が行う充電率平準化処理２の一例を示すフローチャートである。図６の電源システムにおける補助電池から電池セルへの電荷の移送を模式的に示す図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態の充電率平準化装置及びそれを備えた電源システムについて、図１〜図５を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態の電源システムの概略構成を示す図である。図２は、図１の電源システムの組電池が備える電池セルの両電極間の電圧と充電率との関係の一例を模式的に示す図である。図３は、図１の電源システムの制御装置の制御部が行う充電率平準化処理１の一例を示すフローチャートである。図４は、図１の電源システムにおける電池セルから補助電池への電荷の移送を模式的に示す図である。図５は、図１の電源システムにおける補助電池から電池セルへの電荷の移送を模式的に示す図である。

本実施形態の電源システムは、例えば、電気自動車などの車両に搭載され、当該車両のの電動モータ等の高圧系電装品に電力を供給するとともに、電源システムの組電池が備える複数の電池セルの充電率を平準化（バランシング）させて、より多くの電力を出力できるようにするものである。勿論、本発明は、電気自動車などの車両以外の装置、システムなどに適用してもよい。

電池セルの充電率（ＳＯＣ；ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）には、蓄電可能電流容量に対する現在の蓄電電流量の割合（ＳＯＣｉ）や、蓄電可能電力容量に対する現在の蓄電電力量の割合（ＳＯＣｐ）などがあるが、いずれの充電率であってもよく、本実施形態では単に充電率（ＳＯＣ）としている。また、電池セルの劣化度（ＳＯＨ；ＳｔａｔｅｏｆＨｅａｌｔｈ）は、初期の蓄電可能容量に対する現在の蓄電可能容量の割合である。

図１に示すように、本実施形態の電源システム（図中、符号１で示す）は、電池モジュール１０と、補助電池１７と、充電率平準化装置としての制御装置２０と、を備えている。

電池モジュール１０は、組電池１１と、組電池１１と高圧系電装品Ｌ１との間に直列に接続された遮断機１５と、を有している。組電池１１は、複数の電池セル１２を有しており、これら複数の電池セル１２はそれぞれが直列に接続されている。電池セル１２として、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池が用いられている。電池セル１２は、単セルでもよく、または、複数の単セルが並列または直列に接続されて組み合わされたものであってもよい。

このような電池セル１２は、電圧を生じる起電力部ｅと内部抵抗ｒとを有している。電池セル１２は、両電極間に電圧ｖを生じ、この電圧ｖは、起電力部ｅによる起電力によって生じる電圧ｖｅと内部抵抗ｒに電流が流れることにより生じる電圧ｖｒとによって決定される（ｖ＝ｖｅ＋ｖｒ）。電池セル１２は、劣化度ＳＯＨに応じて内部抵抗ｒが変化し、つまり、内部抵抗ｒによって電池セル１２の劣化度ＳＯＨを推定することができる。

補助電池１７は、低圧系電装品Ｌ２に電力を供給する鉛蓄電池などから構成されている。補助電池１７は、後述する制御装置２０にも電源を供給している。補助電池１７は、鉛蓄電池以外にもリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池を用いてもよい。

制御装置２０は、セル監視ユニット２１と、スイッチアレイ２２と、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３と、制御部３０と、を有している。

セル監視ユニット２１は、例えば、複数のアナログスイッチやリレー装置などで構成され、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれを選択的に後述する制御部３０に接続可能に設けられている。セル監視ユニット２１は、制御部３０からの制御信号により接続を切り替えて、複数の電池セル１２のうちの当該制御信号で指定された１つの電池セル１２を制御部３０に接続する。接続部３０は、接続された電池セル１２の両電極間の電圧を検出する。セル監視ユニット２１は、電池セル検出手段の一部（即ち、電圧検出用接続切替手段）に相当する。制御部３０は、電圧検出手段に相当する。

スイッチアレイ２２は、例えば、複数のアナログスイッチやリレー装置などで構成され、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれを選択的に後述する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続可能に設けられている。スイッチアレイ２２は、制御部３０からの制御信号により接続を切り替えて、複数の電池セル１２のうちの当該制御信号で指定された１つの電池セル１２を双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続する。スイッチアレイ２２は、電池セル１２と双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３との間で両方向に通電可能である。スイッチアレイ２２は、充電用接続切替手段及び放電用接続切替手段に相当する。

双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、一方の端子から入力された直流電圧を変換して他方の端子から異なる直流電圧として出力しかつ他方の端子から入力された直流電圧を変換して一方の端子から異なる直流電圧として出力する電圧変換器である。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、一方の端子がスイッチアレイ２２を介して組電池１１が有する複数の電池セル１２に選択的に接続され、他方の端子が補助電池１７に接続されている。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、電池セル１２からの電力により補助電池１７を充電し、補助電池１７からの電力により電池セル１２を充電する。本実施形態において、補助電池１７は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３と低圧系電装品Ｌ２とに接続されるものであったが、これに限定するものではない。例えば、補助電池１７は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３のみに接続されて、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３及びスイッチアレイ２２を介して電池セル１２との間で充電及び放電をするように構成されていてもよい。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、電池セル充電手段及び補助電池充電手段に相当する。

制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵したマイクロコンピュータなどで構成されており、電源システム１全体の制御を司る。ＲＯＭには、ＣＰＵを接続切替制御手段、電池セル検出手段、充電率検出手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されている。ＣＰＵは、この制御プログラムを実行することにより上記各種手段として機能する。また、ＲＯＭには、後述する充電率平準化処理１で用いられる各種パラメータ（基準充電率範囲、差分上限値）が記憶されている。

制御部３０は、複数の出力ポートを備えており、これら出力ポートは、セル監視ユニット２１、スイッチアレイ２２及び双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続されている。制御部３０は、出力ポートから制御信号を出力して、セル監視ユニット２１及びスイッチアレイ２２の接続を切り替えたり、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の動作を制御したりする。また、制御部３０の出力ポートは、電池モジュール１０の遮断機１５にも接続されており、出力ポートから制御信号を出力して、遮断機１５の動作を制御する。

制御部３０は、入力ポートを備えており、この入力ポートはセル監視ユニット２１を介して電池セル１２に接続されている。制御部３０は、入力ポートに入力された電圧をアナログ−デジタル変換して、当該電池セル１２の両電極間の電圧を示す値を取得する。

制御部３０は、他の入力ポートを備えており、この入力ポートは組電池１１（即ち、電池セル１２）を流れる電流に応じた電圧となる信号を出力する図示しない電流検出回路に接続されている。制御部３０は、他の入力ポートに入力された信号をアナログ−デジタル変換して、電池セル１２を流れる電流を示す値を取得する。

制御部３０は、電池セル１２の両電極間の電圧及びそのときに流れる電流を取得し、これら電圧及び電流の複数の組み合わせに基づいて、電池セル１２の劣化度ＳＯＨを推定する。具体的には、電圧と電流とを互いに直交する座標とした系において、電圧及び電流の組み合わせを座標とする２点をプロットし（各組み合わせにおいて電圧が異なる）、これら２点を結ぶ直線の傾きを、内部抵抗ｒとして得ることができる。そして、内部抵抗ｒに対応するＳＯＨの換算テーブルをあらかじめＲＯＭに記憶しておき、内部抵抗ｒを当該換算テーブルに当てはめることによりＳＯＨを推定する。

制御部３０は、電池セル１２の両電極間の電圧に基づいて、当該電池セル１２の充電率ＳＯＣを検出する。本実施形態において、電池セル１２の両電極間の電圧について充電終止電圧Ｖｔｈを４．０Ｖ、放電終止電圧Ｖｔｌを３．０Ｖとしており、これら充電終止電圧Ｖｔｈと放電終止電圧Ｖｔｌとの間で電圧が充電率ＳＯＣに対して図２のグラフに示すように変化するものとしている。この電池セル１２の両電極間の電圧と充電率ＳＯＣとの関係を示す充電率関係情報は、予備計測やシミュレーションなどにより予め取得して情報テーブル形式などでＲＯＭに記憶しておき、この情報テーブルに電圧を当てはめることにより充電率ＳＯＣを検出する。勿論、これは一例であって、これ以外にも、電池セル１２の電圧と充電率ＳＯＣとがリニアに変化する場合などにおいては、電池セル１２の電圧が４．０Ｖであるとき充電率ＳＯＣが１００％とし、電圧が３．５Ｖであるとき充電率ＳＯＣが５０％とし、電圧が３．０Ｖであるとき充電率ＳＯＣが０％としてもよい。充電率ＳＯＣを検出するときの電圧として、電池セル１２の開放電圧（両電極を開放した状態（またはそれに近い状態）での当該量電極間の電圧）を用いることで、高精度で充電率ＳＯＣを検出できる。

制御部３０の通信ポートは、図示しない車両内ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）など）に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両のコンビネーションメータなどの表示装置に接続される。制御部３０のＣＰＵは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、組電池１１の状態等を表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき組電池１１の状態等を表示する。

制御部３０は、補助電池１７の充電率も検出している。一例として、制御部３０は、車両内ネットワークを通じて、補助電池１７の制御を行う電子制御装置などから補助電池１７の充電率を示す信号を受信することにより、当該補助電池１７の充電率を検出する。

次に、上述した制御装置２０の制御部３０が実行する処理（充電率平準化処理１）の一例について、図３のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ１１０では、組電池１１の複数の電池セル１２のうちの両電極間の電圧が最も高い電池セル１２（以下、「最高電圧電池セル１２Ｈ」という）及び両電極間の電圧が最も低い電池セル１２（以下、「最低電圧電池セル１２Ｌ」という）を検出する。具体的には、制御部３０が、セル監視ユニット２１に制御信号を出力して、複数の電池セル１２を順に制御部３０に接続するとともに、複数の電池セル１２のそれぞれの両電極間の電圧を検出する。そして、制御部３０が、すべての複数の電池セル１２の両電極間の電圧を検出した後、当該電圧の最も高い電池セル１２を最高電圧電池セル１２Ｈとして検出し、当該電圧の最も低い電池セル１２を最低電圧電池セル１２Ｌとして検出する。そして、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。具体的には、制御部３０が、最高電圧電池セル１２Ｈの両電極間の電圧に基づいて、その充電率ＳＯＣＨを検出し、同様に、最低電圧電池セル１２Ｌの電圧に基づいて、その充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、制御部３０が、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬの少なくとも一方が、基準充電率範囲から外れているか否かを判定する。本実施形態において、基準充電率範囲は、一例として、上限が９０％で下限が１０％に設定されている。そして、充電率ＳＯＣＨ及び充電率ＳＯＣＬの少なくとも一方が、基準充電率範囲から外れていると、ステップＳ１４０に進み（Ｓ１３０でＹ）、これら充電率ＳＯＣＨ及び充電率ＳＯＣＬが共に基準充電率範囲内にあると、ステップＳ１１０に戻る（Ｓ１３０でＮ）。

ステップＳ１４０では、制御部３０が、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値ΔＳＯＣが、差分上限値を超えているか否かを判定する。本実施形態において、差分上限値は、一例として、２％に設定されている。そして、差分値ΔＳＯＣが差分上限値を超えていると、ステップＳ１５０に進み（Ｓ１４０でＹ）、差分値ΔＳＯＣが差分上限値以下だと、ステップＳ１１０に戻る（Ｓ１４０でＮ）。

ステップＳ１５０では、制御部３０が、スイッチアレイ２２に制御信号を出力して、最高電圧電池セル１２Ｈを双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続する。そして、ステップＳ１６０に進む。

ステップＳ１６０では、制御部３０が、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に制御信号を出力して、最高電圧電池セル１２Ｈの電力により補助電池１７を充電するように双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３を動作させる。そして、ステップＳ１７０に進む。

ステップＳ１７０では、補助電池１７を所定量充電したか否かを判定する。具体的には、制御部３０が、セル監視ユニット２１に制御信号を出力して、最高電圧電池セル１２Ｈを制御部３０に接続するとともに、最高電圧電池セル１２Ｈの両電極間の電圧を検出し、この電圧に基づいて最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨを検出する。そして、制御部３０が、この充電率ＳＯＣＨが充電開始から所定値分（例えば、２％）減少したか否かを判定して、所定値分減少していなかったら、補助電池１７を所定量充電していないものとして判定を繰り返し（Ｓ１７０でＮ）、所定値分減少していたら、補助電池１７を所定量充電したものと判定してステップＳ１８０に進む。（Ｓ１７０でＹ）。なお、ステップＳ１７０では、制御部３０は、補助電池１７の充電率も検出しており、補助電池１７の充電率が増加して１００％に達した場合も、補助電池１７の充電を停止すべく、ステップＳ１８０に進む。

ステップＳ１８０では、制御部３０が、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に制御信号を出力して、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３を停止させる。そして、ステップＳ１９０に進む。

ステップＳ１９０では、制御部３０が、スイッチアレイ２２に制御信号を出力して、最低電圧電池セル１２Ｌを双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続する。そして、ステップＳ２００に進む。

ステップＳ２００では、制御部３０が、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に制御信号を出力して、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電するように双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３を動作させる。そして、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電したか否かを判定する。具体的には、制御部３０が、セル監視ユニット２１に制御信号を出力して、最低電圧電池セル１２Ｌを制御部３０に接続するとともに、最低電圧電池セル１２Ｌの両電極間の電圧を検出し、この電圧に基づいて最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、制御部３０が、この充電率ＳＯＣＬが充電開始から所定値分（例えば、２％）増加したか否かを判定して、所定値分増加していなかったら、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電していないものとして判定を繰り返し（Ｓ２１０でＮ）、所定値分増加していたら、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電したものと判定してステップＳ２２０に進む（Ｓ２１０でＹ）。なお、ステップＳ２１０では、制御部３０は、補助電池１７の充電率も検出しており、補助電池１７の充電率が減少して所定の下限値（例えば９０％）に達した場合も、最低電圧電池セル１２Ｌの充電を停止すべく、ステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２２０では、制御部３０が、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に制御信号を出力して、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３を停止させる。そして、再度、充電率平準化処理１を実行するため、ステップＳ１１０に戻る。

制御部３０が、上述したステップＳ１１０を実行することでセル監視ユニットとともに電池セル検出手段として機能し、上述したステップＳ１２０を実行することで充電率検出手段として機能し、上述したステップＳ１５０及びＳ１９０を実行することで接続切替制御手段として機能する。

次に、上述した電源システム１（制御装置２０）の動作の一例について説明する。

制御装置２０は、電池モジュール１０の組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの両電極間の電圧を検出し、この電圧の最も高い最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及びこの電圧の最も低い最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する（Ｓ１１０、Ｓ１２０）。

そして、例えば、充電率ＳＯＣＨが９１％でかつ充電率ＳＯＣＬが８７％だったとき、充電率ＳＯＣＨが基準充電率範囲を外れており（Ｓ１３０でＹ）、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値が差分上限値を超えているので（Ｓ１４０でＹ）、最高電圧電池セル１２Ｈの電力により補助電池１７を充電して充電率ＳＯＣＨを減少させ（９１％→８９％）（Ｓ１５０〜Ｓ１８０、図４）、そのあと、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電して充電率ＳＯＣＬを増加させる（８７％→８９％）（Ｓ１９０〜Ｓ２２０、図５）。

または、例えば、充電率ＳＯＣＨが１３％でかつ充電率ＳＯＣＬが９％だったとき、充電率ＳＯＣＬが基準充電率範囲を外れており（Ｓ１３０でＹ）、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値が差分上限値を超えているので（Ｓ１４０でＹ）、最高電圧電池セル１２Ｈの電力により補助電池１７を充電して充電率ＳＯＣＨを減少させ（１３％→１１％）（Ｓ１５０〜Ｓ１８０、図４）、そのあと、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電して充電率ＳＯＣＬを増加させる（９％→１１％）（Ｓ１９０〜Ｓ２２０、図５）。

このようにすることで、組電池１１が有する複数の電池セル１２の充電率を平準化できる。

以上より、本実施形態によれば、制御装置２０が、組電池１１とは別体の補助電池１７に接続された双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３と、補助電池１７の電力により電池セル１２を充電するように、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれを双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に選択的に接続可能なスイッチアレイ２２と、スイッチアレイ２２を制御して、複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣの差が小さくなるように当該複数の電池セル１２のうちから選択された最低電圧電池セル１２Ｌを双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続する制御部３０と、を有している。このようにしたことから、充電率ＳＯＣの比較的小さい最低電圧電池セル１２Ｌを双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池１７の電力で当該最低電圧電池セル１２Ｌを充電でき、即ち、複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣの差が小さくなるように電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を電池セル１２に移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣをより速やかに平準化できる。

また、制御装置２０が、補助電池１７に接続された双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３と、電池セル１２の電力により補助電池１７を充電するように、複数の電池セル１２のそれぞれを双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に選択的に接続可能なスイッチアレイ２２と、を有している。そして、制御部３０が、スイッチアレイ２２を制御して、複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣの差が小さくなるように複数の電池セル１２のうちから選択された最高電圧電池セル１２Ｈを双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続する。このようにしたことから、充電率ＳＯＣの比較的大きい最高電圧電池セル１２Ｈを双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池１７を当該最高電圧電池セル１２Ｈの電力により充電でき、即ち、電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣをより速やかに平準化できる。

また、制御装置２０の制御部３０が、複数の電池セル１２のうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル１２Ｈ及び両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セル１２Ｌを検出するとともに、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、制御装置２０の制御部３０が、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬの少なくとも一方が基準充電率範囲から外れかつこれら充電率ＳＯＣＨ及び充電率ＳＯＣＬの差分値ΔＳＯＣが差分上限値を超えていたとき、スイッチアレイ２２を制御して最高電圧電池セル１２Ｈを双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続し、その後、スイッチアレイ２２を制御して最低電圧電池セル１２Ｌを双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続する。このようにしたことから、最高電圧電池セル１２Ｈ及び最低電圧電池セル１２Ｌは他の電池セル１２との充電率の乖離が大きいものと考えられ、これらの間で補助電池１７を介して電荷を移送できるので、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣをより一層速やかに平準化できる。

また、上述した実施形態において、複数の電池セル１２のそれぞれを選択的に制御部３０に接続可能なセル監視ユニット２１と、複数の電池セル１２のそれぞれを選択的に双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続可能なスイッチアレイ２２と、を別々に設けていたが、これに限定されるものでなく、例えば、セル監視ユニット２１（即ち、それを構成するアナログスイッチやリレー装置など）の電流容量を拡大して、複数の電池セル１２のそれぞれを選択的に制御部３０に接続可能とすると同時に、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続可能にして、セル監視ユニット２１がスイッチアレイ２２の機能を兼ねるようにしてもよい。このようにすることで、制御装置２０を構成する部品を減らすことができ、製造コストを低減できる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態の充電率平準化装置及びそれを備えた電源システムについて、図６〜図８を参照して説明する。

図６は、本発明の第２の実施形態の電源システムの概略構成を示す図である。図７は、図６の電源システムの制御装置の制御部が行う充電率平準化処理２の一例を示すフローチャートである。図８は、図６の電源システムにおける補助電池から電池セルへの電荷の移送を模式的に示す図である。

本実施形態の電源システムは、上述した第１の実施形態の電源システムと同様に、例えば、電気自動車などの車両に搭載され、当該車両の電動モータ等の高圧系電装品に電力を供給するとともに、電源システムの組電池が備える複数の電池セルの充電率を平準化させて、より多くの電力を出力できるようにするものである。勿論、本発明は、電気自動車などの車両以外の装置、システムなどに適用してもよい。

図６に示すように、本実施形態の電源システム（図中、符号２で示す）は、電池モジュール１０と、補助電池１７と、オルタネータ１８と、充電率平準化装置としての制御装置２０Ａと、を備えている。この電源システム２は、上述した第１の実施形態の電源システム１において、オルタネータ１８を追加するとともに、制御装置２０に代えて制御装置２０Ａを備えていること以外は、電源システム１と同一の構成である。よって、第１の実施形態の電源システム１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

オルタネータ１８は、車両のエンジンなどの動力により電力を生成する発電機である。オルタネータ１８は、補助電池１７に接続されて、当該補助電池１７を充電する。

制御装置２０Ａは、セル監視ユニット２１と、スイッチアレイ２２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａと、制御部３０Ａと、を有している。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａは、一方の端子から入力された直流電圧を変換して他方の端子から異なる直流電圧として出力する電圧変換器である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａは、他方の端子がスイッチアレイ２２を介して組電池１１が有する複数の電池セル１２に選択的に接続され、一方の端子が補助電池１７に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、補助電池１７からの電力により電池セル１２を充電する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、電池セル充電手段に相当する。

制御部３０Ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵したマイクロコンピュータなどで構成されており、電源システム２全体の制御を司る。ＲＯＭには、ＣＰＵを接続切替制御手段、電池セル検出手段、充電率検出手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されている。ＣＰＵは、この制御プログラムを実行することにより上記各種手段として機能する。また、ＲＯＭには、後述する充電率平準化処理１で用いられる各種パラメータ（基準充電率範囲、差分上限値）が記憶されている。

制御部３０Ａは、複数の出力ポートを備えており、これら出力ポートは、セル監視ユニット２１、スイッチアレイ２２及びＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａに接続されている。制御部３０Ａは、出力ポートから制御信号を出力して、セル監視ユニット２１及びスイッチアレイ２２の接続を切り替えたり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａの動作を制御したりする。また、制御部３０Ａの出力ポートは、電池モジュール１０の遮断機１５にも接続されており、出力ポートから制御信号を出力して、遮断機１５の動作を制御する。

制御部３０Ａは、入力ポートを備えており、この入力ポートはセル監視ユニット２１を介して電池セル１２に接続されている。制御部３０Ａは、入力ポートに入力された電圧をアナログ−デジタル変換して、当該電池セル１２の両電極間の電圧を示す値を取得する。

制御部３０Ａは、他の入力ポートを備えており、この入力ポートは組電池１１（即ち、電池セル１２）を流れる電流に応じた電圧となる信号を出力する図示しない電流検出回路に接続されている。制御部３０Ａは、他の入力ポートに入力された信号をアナログ−デジタル変換して、電池セル１２を流れる電流を示す値を取得する。

制御部３０Ａは、電池セル１２の両電極間の電圧及びそのときに流れる電流を取得し、これら電圧及び電流の複数の組み合わせに基づいて、電池セル１２の劣化度ＳＯＨを推定する。具体的には、電圧と電流とを互いに直交する座標とした系において、電圧及び電流の組み合わせを座標とする２点をプロットし（各組み合わせにおいて電圧が異なる）、これら２点を結ぶ直線の傾きを、内部抵抗ｒとして得ることができる。そして、内部抵抗ｒに対応するＳＯＨの換算テーブルをあらかじめＲＯＭに記憶しておき、内部抵抗ｒを当該換算テーブルに当てはめることによりＳＯＨを推定する。

制御部３０Ａは、電池セル１２の両電極間の電圧に基づいて、当該電池セル１２の充電率ＳＯＣを検出する。本実施形態において、電池セル１２の両電極間の電圧について充電終止電圧Ｖｔｈを４．０Ｖ、放電終止電圧Ｖｔｌを３．０Ｖとしており、これら充電終止電圧Ｖｔｈと放電終止電圧Ｖｔｌとの間で上記電圧が充電率ＳＯＣに対してリニアに変化するものとしている。即ち、電池セル１２の両電極間の電圧が４．０Ｖであるとき充電率ＳＯＣが１００％となり、当該電圧が３．５Ｖであるとき充電率ＳＯＣが５０％となり、当該電圧が３．０Ｖであるとき充電率ＳＯＣが０％となる。勿論、これは一例であって、これ以外にも、例えば、図２に示すように、電池セル１２の両電極間の電圧と充電率ＳＯＣとがリニアに変化しない場合などにおいては、予備計測やシミュレーションなどにより当該電圧と充電率ＳＯＣとの関係に関するテーブルなどの充電率関係情報を予め作成してＲＯＭに記憶しておき、この充電率関係情報に検出した電圧を当てはめることにより充電率ＳＯＣを検出するようにしてもよい。

制御部３０Ａの通信ポートは、図示しない車両内ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）など）に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両のコンビネーションメータなどの表示装置に接続される。制御部３０ＡのＣＰＵは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、組電池１１の状態等を表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき組電池１１の状態等を表示する。

制御部３０Ａは、補助電池１７の充電率も検出している。一例として、制御部３０Ａは、車両内ネットワークを通じて、補助電池１７の制御を行う電子制御装置などから補助電池１７の充電率を示す信号を受信することにより、当該補助電池１７の充電率を検出する。

次に、上述した制御装置２０Ａの制御部３０Ａが実行する処理（充電率平準化処理２）の一例について、図７のフローチャートを参照して説明する。

ステップＴ１１０では、組電池１１の複数の電池セル１２のうちの両電極間の電圧が最も高い電池セル１２（以下、「最高電圧電池セル１２Ｈ」という）及び両電極間の電圧が最も低い電池セル１２（以下、「最低電圧電池セル１２Ｌ」という）を検出する。具体的には、制御部３０Ａが、セル監視ユニット２１に制御信号を出力して、複数の電池セル１２を順に制御部３０Ａに接続するとともに、複数の電池セル１２のそれぞれの両電極間の電圧を検出する。そして、制御部３０Ａが、すべての複数の電池セル１２の両電極間の電圧を検出した後、当該電圧の最も高い電池セル１２を最高電圧電池セル１２Ｈとして検出し、当該電圧の最も低い電池セル１２を最低電圧電池セル１２Ｌとして検出する。そして、ステップＴ１２０に進む。

ステップＴ１２０では、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。具体的には、制御部３０Ａが、最高電圧電池セル１２Ｈの両電極間の電圧に基づいて、その充電率ＳＯＣＨを検出し、同様に、最低電圧電池セル１２Ｌの電圧に基づいて、その充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、ステップＴ１３０に進む。

ステップＴ１３０では、制御部３０Ａが、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値ΔＳＯＣが、差分上限値を超えているか否かを判定する。本実施形態において、差分上限値は、一例として、２％に設定されている。そして、差分値ΔＳＯＣが差分上限値を超えていると、ステップＴ１４０に進み（Ｔ１３０でＹ）、差分値ΔＳＯＣが差分上限値以下だと、ステップＴ１１０に戻る（Ｔ１３０でＮ）。

ステップＴ１４０では、制御部３０Ａが、スイッチアレイ２２に制御信号を出力して、最低電圧電池セル１２ＬをＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａに接続する。そして、ステップＴ１５０に進む。

ステップＴ１５０では、制御部３０Ａが、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａに制御信号を出力して、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電するようにＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａを動作させる。そして、ステップＴ１６０に進む。

ステップＴ１６０では、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電したか否かを判定する。具体的には、制御部３０Ａが、セル監視ユニット２１に制御信号を出力して、最低電圧電池セル１２Ｌを制御部３０Ａに接続するとともに、最低電圧電池セル１２Ｌの両電極間の電圧を検出し、この電圧に基づいて最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、制御部３０Ａが、この充電率ＳＯＣＬが充電開始から所定値分（例えば、２％）増加したか否かを判定して、所定値分増加していなかったら、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電していないものとして判定を繰り返し（Ｔ１６０でＮ）、所定値分増加していたら、最低電圧電池セル１２Ｌを所定量充電したものと判定してステップＴ１７０に進む。（Ｔ１６０でＹ）。なお、ステップＴ１６０では、制御部３０Ａは、補助電池１７の充電率も検出しており、補助電池１７の充電率が減少して０％に達した場合も、最低電圧電池セル１２Ｌの充電を停止すべく、ステップＴ１７０に進む。

ステップＴ１７０では、制御部３０Ａが、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａに制御信号を出力して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａを停止させる。そして、再度、充電率平準化処理２を実行するため、ステップＴ１１０に戻る。

制御部３０が、上述したステップＴ１１０を実行することで電池セル検出手段として機能し、上述したステップＴ１２０を実行することで充電率検出手段として機能し、上述したステップＴ１４０を実行することで接続切替制御手段として機能する。

次に、上述した電源システム２（制御装置２０Ａ）の動作の一例について説明する。

制御装置２０Ａは、電池モジュール１０の組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの両電極間の電圧を検出し、この電圧の最も高い最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及びこの電圧の最も低い最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する（Ｔ１１０、Ｔ１２０）。

そして、例えば、充電率ＳＯＣＨが８２％でかつ充電率ＳＯＣＬが７９％だったとき、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値が差分上限値を超えているので（Ｔ１３０でＹ）、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電して充電率ＳＯＣＬを増加させる（７９％→８１％）（Ｔ１４０〜Ｔ１７０、図７）。

または、例えば、充電率ＳＯＣＨが２７％でかつ充電率ＳＯＣＬが２４％だったとき、充電率ＳＯＣＨと充電率ＳＯＣＬとの差分値が差分上限値を超えているので（Ｔ１３０でＹ）、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電して充電率ＳＯＣＬを増加させる（２４％→２６％）（Ｔ１４０〜Ｔ１７０、図７）。

以上より、本実施形態によれば、制御装置２０Ａが、組電池１１とは別体の補助電池１７に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａと、補助電池１７の電力により電池セル１２を充電するように、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれをＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａに選択的に接続可能なスイッチアレイ２２と、スイッチアレイ２２を制御して、複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣの差が小さくなるように当該複数の電池セル１２のうちから選択された最低電圧電池セル１２ＬをＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａに接続する制御部３０と、を有している。このようにしたことから、充電率ＳＯＣの比較的小さい最低電圧電池セル１２ＬをＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａに接続して、比較的大きな電荷を蓄えることができる補助電池１７の電力で当該最低電圧電池セル１２Ｌを充電でき、即ち、複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣの差が小さくなるように電荷を移送することができる。そのため、一度の移送動作で大きな電荷を電池セル１２に移すことが可能となるので、電荷の移送動作をより少なくでき、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣをより速やかに平準化できる。

また、制御装置２０Ａの制御部３０Ａが、複数の電池セル１２のうちの両電極間の電圧の最も高い最高電圧電池セル１２Ｈ及び両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セル１２Ｌを検出するとともに、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨ及び最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬを検出する。そして、制御装置２０Ａの制御部３０Ａが、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率ＳＯＣＨと最低電圧電池セル１２Ｌの充電率ＳＯＣＬとの差分値ΔＳＯＣが差分上限値を超えていたとき、スイッチアレイ２２を制御して最低電圧電池セル１２ＬをＤＣ−ＤＣコンバータ２３Ａに接続する。このようにしたことから、両電極間の電圧の最も低い最低電圧電池セル１２Ｌは他の電池セル１２との充電率ＳＯＣの乖離が大きいものと考えられ、このような最低電圧電池セル１２Ｌに補助電池１７から電荷を移送できるので、組電池１１が有する複数の電池セル１２のそれぞれの充電率ＳＯＣをより一層速やかに平準化できる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の充電率平準化装置及び電源システムはこれらの実施形態の構成に限定されるものではない。

例えば、上述した第１の実施形態では、最高電圧電池セル１２Ｈの電荷を補助電池１７に移送（即ち、最高電圧電池セル１２Ｈの電力により補助電池１７を充電）したのち、補助電池１７の電荷を最低電圧電池セル１２Ｌに移送（即ち、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電）する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、比較的充電率の高い複数の電池セル１２の電荷を順次補助電池１７に移送し、補助電池１７の電荷を比較的充電率の低い複数の電池セル１２に順次移送する構成であってもよい。

また、上述した第２の実施形態では、補助電池１７の電荷を最低電圧電池セル１２Ｌに移送（即ち、補助電池１７の電力により最低電圧電池セル１２Ｌを充電）するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、最高電圧電池セル１２Ｈを除く他の複数の電池セル１２のそれぞれについて、最高電圧電池セル１２Ｈの充電率と同一の充電率となるまで、順次補助電池１７の電荷を移送する構成であってもよい。

また、上述した第１の実施形態では、最高電圧電池セル１２Ｈの電荷を補助電池１７に移送する動作、及び、補助電池１７の電荷を最低電圧電池セル１２Ｌに移送する動作を排他的に行う構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に代えて、電池セル１２の電力により補助電池１７を充電（電荷の移送）する放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ及び補助電池１７の電力により電池セル１２を充電する充電用ＤＣ−ＤＣコンバータを設けて、上記各動作を同時に行う構成としてもよい。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の充電率平準化装置及び電源システムの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１、２電源システム
１０電池モジュール
１１組電池
１２電池セル
１２Ｈ最高電圧電池セル
１２Ｌ最低電圧電池セル
１５遮断機
１７補助電池
１８オルタネータ
２０、２０Ａ制御装置（充電率平準化装置）
２１セル監視ユニット（電池セル検出手段、電圧検出用接続切替手段）
２２スイッチアレイ（充電用接続切替手段、放電用接続切替手段）
２３双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ（電池セル充電手段、補助電池充電手段）
２３ＡＤＣ−ＤＣコンバータ（電池セル充電手段）
３０、３０Ａ制御部（接続切替制御手段、電池セル検出手段、充電率検出手段、電圧検出手段）
Ｌ１高圧系電装品
Ｌ２低圧系電装品

Claims

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