(57)【要約】【課題】放電回路の故障が生じた場合の充電制限及び二次電池の劣化を抑制できる充放電装置を提供すること。【解決手段】放電回路に故障ありと診断された場合、故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が、上限閉回路電圧よりも低く、かつ基準目標電圧より高く設定された切換電圧より低い場合には、ＣＰＵは、故障ありの放電回路に接続された二次電池を除く他の二次電池の端子間電圧が充電目標電圧まで到達するように充電を制御する。また、放電回路に故障ありと診断され、かつ故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が切換電圧に到達した場合には、ＣＰＵは、充電目標電圧を切換電圧に切り換えるとともに、故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が、切り換えられた充電目標電圧まで到達するように充電を制御する。【選択図】図９
2020036463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池が直列に接続された電池モジュールの各二次電池にそれぞれ設けられ、各二次電池と並列接続された放電回路と、
前記放電回路の故障によって放電が不可能となった二次電池を検出する故障診断部と、
基準目標電圧を充電目標電圧に設定して前記二次電池の充電を制御する充電制御部と、を備え、
前記故障診断部によって前記放電回路に故障ありと診断された場合、上限閉回路電圧よりも低く、かつ前記基準目標電圧より高く設定された切換電圧よりも、故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が低い場合には、前記充電制御部は、故障ありの放電回路に接続された二次電池を除く他の二次電池の端子間電圧が前記充電目標電圧まで到達するように充電を制御し、
前記故障診断部によって前記放電回路に故障ありと診断され、かつ故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が前記切換電圧に到達した場合には、前記充電制御部は、充電目標電圧を前記切換電圧に切り換えるとともに、故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が、前記切り換えられた充電目標電圧に到達するように充電を制御することを特徴とする充放電装置。
【請求項２】
前記故障診断部によって前記放電回路に故障ありと診断され、かつ故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が前記切換電圧に到達した場合には、前記充電制御部は、充電目標電圧を前記切換電圧に固定する請求項１に記載の充放電装置。
【請求項３】
前記故障診断部によって前記放電回路に故障ありと診断され、かつ故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が前記切換電圧に到達した場合には、前記充電制御部は、充電目標電圧を前記二次電池の使用量に応じて前記切換電圧から徐々に低下させる請求項１に記載の充放電装置。
【請求項４】
前記充電制御部は、前記二次電池を充電するための入力許容電力に応じて決まる電圧降下を前記上限閉回路電圧から差し引いた値を前記切換電圧に設定する請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の充放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電回路の故障によって放電が不可能となった二次電池を検出する故障診断部と、二次電池の充電を制御する充電制御部と、を備える充放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池等の充電可能な複数の二次電池を直列に接続して高電圧を出力する電池モジュールを備える電池パックは、フォークリフトや電気自動車やハイブリッドカー等の電源として利用されている。電池モジュールを構成する各二次電池は、製造時や経年劣化のばらつき等により、同一の特性とはならず、容量又は二次電池の端子間電圧にばらつきが生じる。各二次電池間の端子間電圧がばらつくと、電池モジュールの充放電の際に、一部の二次電池が過充電又は過放電となり、一部の二次電池の劣化を早めてしまう。このため、電池モジュールの二次電池間の端子間電圧のばらつきを低減させることが行われている。
【０００３】
二次電池間の端子間電圧のばらつきを低減させる方式として、パッシブ方式による放電が知られている（例えば、特許文献１参照）。パッシブ方式の放電を行う装置は、各二次電池に並列接続された放電スイッチ及び放電抵抗の直列回路から成る放電回路を備える。そして、各二次電池の端子間電圧の中の最小の端子間電圧を放電目標電圧として、放電目標電圧より高い端子間電圧の二次電池の放電回路の放電スイッチを選択的にオンさせ、放電目標電圧より高い端子間電圧の二次電池を放電させることにより、端子間電圧のばらつきを低減させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５４３７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、放電回路に故障が生じた場合であっても、放電回路が故障していない他の二次電池については放電が行われる。このとき、故障した放電回路が接続された二次電池（以下、故障電池と記載する）の端子間電圧が、電池モジュールの各二次電池の端子間電圧の中で最大値となった場合に、その最大値と電池モジュールの各二次電池の端子間電圧の中の最小値との電圧差は解消されないままとなる。各二次電池の端子間電圧の中の最大値と最小値の電圧差が解消されないと、充電時には最大値の電圧（故障電池の端子間電圧）により充電が制限されてしまう。
【０００６】
また、故障電池を含む電池モジュールにおいて、各二次電池の電池使用量が増加していくに連れて、故障電池の端子間電圧と、放電回路が故障していない二次電池の端子間電圧の差が徐々に広がっていくと同時に、故障電池においては劣化しやすくなる。二次電池は劣化するほど充電可能な容量が減少してしまう。電池モジュールにおいては、容量が最小値の二次電池の端子間電圧によって電力量が制限されてしまい、好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、放電回路の故障が生じた場合の充電制限及び二次電池の劣化を抑制できる充放電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するための充放電装置は、複数の二次電池が直列に接続された電池モジュールの各二次電池にそれぞれ設けられ、各二次電池と並列接続された放電回路と、前記放電回路の故障によって放電が不可能となった二次電池を検出する故障診断部と、基準目標電圧を充電目標電圧に設定して前記二次電池の充電を制御する充電制御部と、を備え、前記故障診断部によって前記放電回路に故障ありと診断された場合、上限閉回路電圧よりも低く、かつ前記基準目標電圧より高く設定された切換電圧よりも、故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が低い場合には、前記充電制御部は、故障ありの放電回路に接続された二次電池を除く他の二次電池の端子間電圧が前記充電目標電圧まで到達するように充電を制御し、前記故障診断部によって前記放電回路に故障ありと診断され、かつ故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が前記切換電圧に到達した場合には、前記充電制御部は、充電目標電圧を前記切換電圧に切り換えるとともに、故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が、前記切り換えられた充電目標電圧まで到達するように充電を制御することを要旨とする。
【０００９】
これによれば、放電の際、故障ありの放電回路に接続された二次電池（以下、故障電池と記載する）は放電されず端子間電圧が低下しない。一方で、故障ありの放電回路に接続された二次電池を除く他の二次電池（以下、正常電池群と記載する）のうち、放電の必要な二次電池は放電され、正常電池群での端子間電圧のばらつきが低減される。
【００１０】
そして、放電後の充電において、故障電池の端子間電圧が切換電圧より低い場合、充電目標電圧は基準目標電圧のままであり、充電は正常電池群の端子間電圧の中の最大の端子間電圧が基準目標電圧まで到達するように行われる。このため、故障電池が存在する中の充電において、正常電池群の充電が、故障電池の端子間電圧にとらわれずに行われ、正常電池群は基準目標電圧まで充電される。よって、高止まりした故障電池の端子間電圧によって正常電池群の充電が制限されてしまうことを抑制でき、電池モジュールで使用できる電力量が減ることを抑制できる。
【００１１】
ただし、積算充放電容量や電池使用時間が増加すると、故障電池と正常電池群との端子間電圧の差が徐々に広がっていくと同時に、故障電池においては基準目標電圧を超えて充電がなされるために劣化しやすくなる。二次電池は劣化するほど充電可能な容量が減少し、劣化した故障電池の容量によって電池モジュールの電力量が制限されてしまう。しかも、劣化した故障電池の端子間電圧が上限閉回路電圧に到達する虞がある。
【００１２】
そこで、積算充放電容量や電池使用時間の増加に伴い、故障電池の端子間電圧が切換電圧に到達した場合には、充電制御部は、故障電池の充電目標電圧を切換電圧に切り換え、故障電池の端子間電圧が、切り換えられた充電目標電圧まで到達するように充電を行う。このため、充電によって故障電池の端子間電圧が切換電圧より高くなることを規制して、故障電池の端子間電圧が上限閉回路電圧に到達することを抑制しつつ、故障電池のそれ以上の劣化の進行を抑えることができる。その結果、故障電池の劣化を原因として、電池モジュールの電力量が低下することを抑制できる。
【００１３】
また、充放電装置について、前記故障診断部によって前記放電回路に故障ありと診断され、かつ故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が前記切換電圧に到達した場合には、前記充電制御部は、充電目標電圧を前記切換電圧に固定してもよい。
【００１４】
これによれば、切り換えた後の充電目標電圧を可変とする場合と比べると、充電制御部による制御負荷が軽減される。
また、充放電装置について、前記故障診断部によって前記放電回路に故障ありと診断され、かつ故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が前記切換電圧に到達した場合には、前記充電制御部は、充電目標電圧を前記二次電池の使用量に応じて前記切換電圧から徐々に低下させてもよい。
【００１５】
これによれば、二次電池は、高電圧又は高充電率での時間が長いほど、二次電池の劣化が進みやすい。よって、充電目標電圧を切り換えた後、二次電池の使用量に応じて充電目標電圧を低下させ、高電圧又は高充電率での時間を短くしていくことで、二次電池の劣化の進み易さを抑えることができる。
【００１６】
また、充放電装置について、前記充電制御部は、前記二次電池を充電するための入力許容電力に応じて決まる電圧降下を前記上限閉回路電圧から差し引いた値を前記切換電圧に設定してもよい。
【００１７】
これによれば、入力許容電力は、電池モジュールの搭載側によって予め決められている場合が多く、入力許容電力が決まると、当該入力許容電力における二次電池の電圧降下が決まる。この電圧降下分を上限閉回路電圧から差し引いた値を切換電圧とすることで、故障電池が上限閉回路電圧を上回らない適切な電圧を充電目標電圧に設定できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、放電回路の故障が生じた場合の充電制限及び二次電池の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の充放電装置を示す回路図。
【図２】（ａ）はパッシブセルバランスを行う前を模式的に示す図、（ｂ）はパッシブセルバランスを行った後を模式的に示す図、（ｃ）は基準目標電圧を充電目標電圧として充電を行った状態を模式的に示す図。
【図３】（ａ）は故障電池を含めて基準目標電圧で充電を行った状態を模式的に示す図、（ｂ）は切換電圧で充電を行った状態を模式的に示す図。
【図４】故障電池における端子間電圧と電池使用量との関係を示すグラフ。
【図５】ＳＯＣとＯＣＶの関係を示すグラフ。
【図６】充電目標電圧の切り換えを示すグラフ。
【図７】入力許容電力と頻度の関係を示すグラフ。
【図８】入力許容電力と切換電圧との関係を示すグラフ。
【図９】充電目標電圧を設定する場合に行う制御フローを示す図。
【図１０】別例における充電目標電圧の切り換えを示すグラフ。
【図１１】別例における充電目標電圧の切り換えを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、充放電装置を具体化した一実施形態を図１〜図９にしたがって説明する。
図１に示すように、充放電装置を含む電池パック１０は、複数の二次電池Ｂを備える電池モジュール１２と、二次電池Ｂ間の電圧ばらつきを低減させるパッシブ方式のセルバランス装置３０と、電池ＥＣＵ１１と、を備える。電池パック１０は車両に搭載されている。
【００２１】
電池モジュール１２は、複数の二次電池Ｂを直列接続したものである。各二次電池Ｂは、リチウムイオン二次電池が採用される。リチウムイオン二次電池は、詳細は図示しないが、金属箔の少なくとも片面に活物質層を有する正極電極と負極電極とが互いに絶縁された状態で複数積層された電極組立体を有する。電極組立体はケース内に収容されている。活物質層は、それぞれの極性に応じた活物質、導電助剤、及び、バインダを含む。
【００２２】
電池モジュール１２は、車両の負荷に対し放電可能である。電池モジュール１２の直流電圧は、電力変換装置１３によって交流電圧に変換されて、車両の負荷としての３相交流モータ１４に印加される。
【００２３】
電池ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ１１ａ、ＲＯＭ１１ｂ、ＲＡＭ１１ｃ、タイマ１１ｄを備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit）である。ＣＰＵ１１ａは、電力変換装置１３を制御することにより、電池モジュール１２における各二次電池Ｂの充電及び放電を制御する。電池ＥＣＵ１１のＲＯＭ１１ｂには、パッシブセルバランスを行うためのプログラムや、充電目標電圧を設定して充電を行うためのプログラムが記憶されている。
【００２４】
なお、電池ＥＣＵ１１は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣを備えていてもよい。電池ＥＣＵ１１は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ１１ａ、並びに、ＲＡＭ１１ｃ及びＲＯＭ１１ｂ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵ１１ａに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。
【００２５】
セルバランス装置３０は、電池モジュール１２における二次電池Ｂ間の電圧ばらつきをパッシブ方式によって低減させる（以下、パッシブセルバランスと記載する）。
セルバランス装置３０は、各二次電池Ｂにそれぞれ設けられた放電回路を備える。各放電回路は、各二次電池Ｂと並列接続されている。各放電回路は、直列接続された放電スイッチＳｗ及び放電抵抗Ｒからなる。また、セルバランス装置３０は、各二次電池Ｂの端子間電圧を検出する電圧センサＶｓを備える。各電圧センサＶｓで検出される電圧信号は、電池ＥＣＵ１１に入力される。電池ＥＣＵ１１のＣＰＵ１１ａは、タイマ１１ｄによる計時機能を備える。また、ＣＰＵ１１ａは、電圧センサＶｓから取得した各二次電池Ｂの端子間電圧に基づいて、パッシブセルバランスを行うか否かを判定する。
【００２６】
具体的には、ＣＰＵ１１ａは、電圧センサＶｓから取得される各二次電池Ｂの電圧信号から、各二次電池Ｂの端子間電圧のうち、最小の端子間電圧を放電目標電圧としてＲＡＭ１１ｃに保持する。ＣＰＵ１１ａは、放電目標電圧と、その他の端子間電圧とを比較し、放電目標電圧との電圧差が予め設定された閾値以上になると、電圧差が閾値以上になった二次電池Ｂにおいてパッシブセルバランスを行う。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、パッシブセルバランスを行う際、ＣＰＵ１１ａは、最小の端子間電圧に基づいて放電目標電圧Ｖ１を設定する。なお、図２（ａ）〜図２（ｃ）において、左端の二次電池Ｂを、放電回路の故障によって放電抵抗Ｒによる放電が不可能となった二次電池Ｂ（以下、故障電池Ｂｎｇと記載する）とし、残りの３つの二次電池Ｂを、放電回路が故障していない正常な二次電池Ｂとする。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように、ＣＰＵ１１ａは、放電目標電圧Ｖ１より閾値以上高い端子間電圧の二次電池Ｂに並列に接続された放電回路の放電スイッチＳｗにオン指令を発し、その二次電池Ｂを放電させ、二次電池Ｂの容量を減少させて端子間電圧を低下させる。そして、ＣＰＵ１１ａは、放電させた二次電池Ｂの端子間電圧を取得しながら、放電させた二次電池Ｂの端子間電圧を放電目標電圧Ｖ１に一致させる。
【００２９】
ところで、放電スイッチＳｗが正常にオンした状態においては、放電回路に放電電流が流れる。放電電流が流れることにより、二次電池Ｂの容量減少及び放電電流による電圧降下が発生し、電圧センサＶｓによって検出される端子間電圧は放電スイッチＳｗをオフした場合に比べて小さくなるはずである。
【００３０】
しかし、放電回路が正常な放電機能を発揮できない故障が生じる場合がある。このような故障は、放電スイッチＳｗがオンしない場合や断線などにより生じ、放電抵抗Ｒによる放電が不可能となり、故障した放電回路に接続された二次電池Ｂは放電が不可能となる。放電回路が故障した場合には、放電スイッチＳｗにオン指令を発した状態で電圧センサＶｓによって端子間電圧を検出した場合、検出される端子間電圧は放電スイッチＳｗのオフ時と略同じとなり、図２（ｂ）の故障電池Ｂｎｇのように、端子間電圧が小さくならない。
【００３１】
したがって、放電回路の故障を診断する場合、ＣＰＵ１１ａは、放電スイッチＳｗのオン指令を発した時点からタイマ１１ｄによる時間の計測を開始する。ＣＰＵ１１ａは、タイマ１１ｄによる計測開始から一定時間経過した後に検出される端子間電圧が、放電スイッチＳｗのオフ指令発生時の端子間電圧と同程度であれば、放電回路の故障（所謂、オフ故障）と診断する。よって、ＣＰＵ１１ａは、放電回路の故障によって放電抵抗Ｒによる放電が不可能となった故障電池Ｂｎｇを検出する故障診断部として機能する。
【００３２】
放電回路の故障が発生した場合、故障電池Ｂｎｇは放電が不可能であるため、端子間電圧が低下しない。一方、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が、電池モジュール１２の正常な各二次電池Ｂの端子間電圧の中で最大値となった場合に、その最大値と電池モジュール１２の各二次電池Ｂの端子間電圧の中の最小値との電圧差は解消されないままとなる。後述するように、各二次電池Ｂの端子間電圧の中の最大値と最小値の電圧差が解消されないと、充電時には最大値の電圧（故障電池Ｂｎｇの端子間電圧）により充電が制限される。
【００３３】
二次電池Ｂの充電は、充電制御部としてのＣＰＵ１１ａによって制御される。ＣＰＵ１１ａは、予め設定された基準目標電圧Ｖ２を充電目標電圧に設定して二次電池Ｂの充電を制御する。なお、基準目標電圧Ｖ２は、二次電池Ｂの寿命を予め設定された長さ維持でき、しかも二次電池Ｂへの電力入力を確保できる電圧である。基準目標電圧Ｖ２は、例えば、劣化していない二次電池Ｂの充電状態（ＳＯＣ）が８０％の場合の開回路電圧（ＯＣＶ）である。
【００３４】
そして、電池モジュール１２の充電時、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が最大になった場合には、図２（ｃ）に示すように、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が基準目標電圧Ｖ２に到達すると、その他の二次電池Ｂは、基準目標電圧Ｖ２に到達しないまま、充電が終了してしまう。すなわち、故障電池Ｂｎｇにより充電が制限されてしまう。
【００３５】
そこで、故障電池Ｂｎｇによる充電制限を抑制するため、ＣＰＵ１１ａにより、充電目標電圧の切り換えを行うようにした。図２（ｂ）に示すパッシブセルバランスが行われた後、図３（ａ）に示すように、ＣＰＵ１１ａは、正常電池群の各二次電池Ｂの端子間電圧が、充電目標電圧（基準目標電圧Ｖ２）まで到達するように充電を制御し、正常電池群の充電が、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧にとらわれないように充電する。すると、正常電池群の各二次電池Ｂの充電については、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧によって充電が制限されることはなく、基準目標電圧Ｖ２に依存した充電が行われる。
【００３６】
ここで、図４に故障電池Ｂｎｇの端子間電圧と電池使用量との関係を示す。図４のグラフでは横軸は電池使用量を示し、縦軸は二次電池Ｂの満充電時の端子間電圧を示す。図４の１点鎖線に示すように、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧は、充放電が繰り返され、電池使用量の増加に伴い上昇していく。なお、電池使用量は、車両の走行量や、充放電回数、積算容量等によって決定される。電池使用量が増加すると、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が、予め設定された上限閉回路電圧（所謂、上限ＣＣＶ）に到達してしまう。なお、上限閉回路電圧は、寿命、リチウム析出耐性、過充電耐性を考慮して設定されている。上限閉回路電圧は、例えば、二次電池Ｂの電極組立体において、活物質層にリチウムイオンが析出する虞のある端子間電圧より若干低い値に設定されている。
【００３７】
ＣＰＵ１１ａは、故障電池Ｂｎｇを含めた二次電池Ｂの全てにおいて、端子間電圧が上限閉回路電圧に到達すると、充電を停止させるようになっている。そして、故障電池Ｂｎｇが発生した場合の充電において、ＣＰＵ１１ａは、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が上限閉回路電圧に到達しないように、充電を制御する。
【００３８】
また、上記したように、基準目標電圧Ｖ２は、二次電池Ｂの寿命を予め設定された長さ維持でき、しかも二次電池Ｂへの電力入力を確保できる電圧である。しかし、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が基準目標電圧Ｖ２を越えると故障電池Ｂｎｇの寿命を維持できなくなり、劣化が促進されてしまう。
【００３９】
ここで、図５に二次電池ＢのＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を示す。図５のグラフでは、横軸は充電状態（ＳＯＣ）を示し、縦軸は開回路電圧（ＯＣＶ）を示す。また、劣化した二次電池Ｂの端子間電圧を２点鎖線で示し、劣化していない初期の二次電池Ｂの端子間電圧を実線で示す。図５のグラフに示すように、二次電池Ｂは、劣化すると、開回路電圧が上昇する一方で充電できる容量が減る性質を有する。また、充電状態（ＳＯＣ）が高く、開回路電圧が高い状態が続くと二次電池Ｂの劣化は促進される。つまり、二次電池Ｂは、高電圧又は高充電率での時間が長いほど劣化が促進される。
【００４０】
そして、二次電池Ｂにおいては、劣化し、充電できる容量が小さくなると、その劣化した二次電池Ｂの端子間電圧によって充電が制限されるとともに、故障電池Ｂｎｇの容量によって電池モジュール１２の電力量が制限されてしまう。よって、故障電池Ｂｎｇが生じた場合、故障電池Ｂｎｇを原因とした正常電池群の充電制限を回避しつつも、故障電池Ｂｎｇの劣化を抑制する必要がある。
【００４１】
そこで、故障電池Ｂｎｇの劣化を抑制するため、図３（ｂ）又は図６のグラフに示すように、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が、予め設定された切換電圧Ｖ３に到達した場合には、ＣＰＵ１１ａは、充電目標電圧を、切換電圧Ｖ３に切り換えるとともに、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が、切り換えられた充電目標電圧まで到達するように充電を制御する。ＣＰＵ１１ａは、充電目標電圧を切換電圧Ｖ３に固定し、一定値に維持する。なお、切換電圧Ｖ３は、基準目標電圧Ｖ２よりも高いため、故障電池Ｂｎｇの劣化の進行を止めにくいが、上限閉回路電圧Ｖ４よりは低く、二次電池Ｂの安全性を担保できる電圧の値である。
【００４２】
この切換電圧Ｖ３は、各二次電池Ｂを充電するときに最低限確保したい電力である入力許容電力Ｗｉｎに基づいて設定される。入力許容電力Ｗｉｎは、二次電池Ｂの搭載される車両のメーカー等によって予め設定される値であり、図示しない車両制御部から電池ＥＣＵ１１に入力される。
【００４３】
図７に、３相交流モータ１４の回生時に発生する電力と、その電力の発生頻度を示す。図７のグラフの横軸に電力を示し、縦軸に頻度を示す。図７のグラフに示すように、回生時に大きな電力が発生する頻度は低く、低い電力の発生頻度は多い。よって、発生頻度が多く、ある程度の電力が得られる電力が入力許容電力Ｗｉｎとしてメーカー等によって選択されやすく、車両側では、選択された電力が入力許容電力Ｗｉｎとして設定されている。
【００４４】
入力許容電力Ｗｉｎが設定されると、入力許容電力Ｗｉｎの電流が二次電池Ｂに流れたときの電圧降下ΔＶが決まる。入力許容電力Ｗｉｎの電流が流れたときの電圧降下ΔＶが決まると、その電圧降下ΔＶを上限閉回路電圧Ｖ４から差し引いた電圧値が切換電圧Ｖ３として決まる。
【００４５】
電圧降下ΔＶは、入力許容電力Ｗｉｎが小さくなるほど小さくなる。このため、入力許容電力Ｗｉｎが小さいほど、切換電圧Ｖ３が大きくなり、入力許容電力Ｗｉｎが大きいほど、切換電圧Ｖ３が小さくなる。したがって、切換電圧Ｖ３と入力許容電力Ｗｉｎとは、図８のグラフに示す関係となり、図８のグラフに基づいて切換電圧Ｖ３が決定される。つまり、故障電池Ｂｎｇが発生した場合、その故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が上限閉回路電圧に到達しないように、入力許容電力Ｗｉｎを低く設定し、その入力許容電力Ｗｉｎに対応する切換電圧Ｖ３を設定する。そして、ＣＰＵ１１ａは、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が切換電圧Ｖ３に到達した場合は、充電目標電圧を、切換電圧Ｖ３に切り換えるとともに、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が、切り換えられた充電目標電圧まで到達するように充電を制御する。
【００４６】
本実施形態においてＣＰＵ１１ａは、切換電圧Ｖ３と入力許容電力Ｗｉｎとを対応付けたグラフやテーブルを用いて、入力許容電力Ｗｉｎから切換電圧Ｖ３を導出してもよいし、演算によって入力許容電力Ｗｉｎから切換電圧Ｖ３を導出してもよい。
【００４７】
そして、本実施形態において、充放電装置は、上記セルバランス装置３０の放電回路と、故障診断部及び充電制御部としてのＣＰＵ１１ａと、から構成されている。
次に、ＣＰＵ１１ａによる充電目標電圧の設定について作用とともに説明する。
【００４８】
まず、パッシブセルバランスを行う際は、ＣＰＵ１１ａは、電圧センサＶｓから取得された各二次電池Ｂの電圧信号から端子間電圧を取得し、ＲＡＭ１１ｃに保持する。ＣＰＵ１１ａは、各二次電池Ｂの端子間電圧を比較し、各二次電池Ｂの端子間電圧のうちの最小電圧をＲＡＭ１１ｃに保持するとともに、その最小電圧を放電目標電圧Ｖ１として設定し、ＲＡＭ１１ｃに保持する。なお、放電目標電圧Ｖ１は、最小電圧に誤差（例えば、［１０ｍＶ］）を加算した値としてもよい。
【００４９】
次に、ＣＰＵ１１ａは、最小電圧に基づいて設定された放電目標電圧Ｖ１と、その他の端子間電圧とを比較し、放電目標電圧Ｖ１との電圧差が予め設定された閾値以上になった二次電池Ｂが存在する場合に、その二次電池Ｂを対象としてパッシブセルバランスを行う。すると、二次電池Ｂの端子間電圧が放電目標電圧Ｖ１に合わせられる。
【００５０】
さて、放電後の充電を行う際、図９に示すように、ＣＰＵ１１ａは、充電を行う前に各放電回路の故障診断を行う（ステップＳ１）。ＣＰＵ１１ａは、各放電回路の放電スイッチＳｗにオン指令を発するとともに、オン指令を発した時点での各端子間電圧をＲＡＭ１１ｃに保持する。また、ＣＰＵ１１ａは、放電スイッチＳｗのオン指令を発した時点からタイマ１１ｄによる時間の計測を開始する。そして、放電スイッチＳｗがオンすることにより、各二次電池Ｂが、放電目標電圧Ｖ１に近付くように放電する。
【００５１】
ＣＰＵ１１ａは、タイマ１１ｄによる計測開始から一定時間が経過した時点で、電圧センサＶｓから取得される各二次電池Ｂの端子間電圧をＲＡＭ１１ｃに保持する。ＣＰＵ１１ａは、オン指令を発した時点での各二次電池Ｂの端子間電圧と、タイマ１１ｄによる計測開始から一定時間が経過した時点での各二次電池Ｂの端子間電圧とを比較し、その電圧差に基づいて故障診断を行う。
【００５２】
ステップＳ２において、ＣＰＵ１１ａは、全ての二次電池Ｂにおいて、一定値以上の電圧差がある場合には各放電回路に故障が無いと診断し（ステップＳ２でＮＯ）、ＣＰＵ１１ａは、ステップＳ１に移行する。
【００５３】
一方、ステップＳ２において、ＣＰＵ１１ａは、電圧差がほとんど無い二次電池Ｂが存在する場合には、その二次電池Ｂに接続された放電回路に故障あり、すなわち故障電池Ｂｎｇありと診断する（ステップＳ２でＹＥＳ）。
【００５４】
ステップＳ２でＹＥＳの場合、ＣＰＵ１１ａは、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧と、切換電圧Ｖ３とを比較する（ステップＳ３）。ステップＳ３において、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が切換電圧Ｖ３より低い場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、図３（ａ）に示すように、ＣＰＵ１１ａは、故障電池Ｂｎｇを除く正常電池群の各二次電池Ｂを端子間電圧の中の最大の端子間電圧が基準目標電圧Ｖ２に到達するまで充電するように充電を制御する（ステップＳ４）。つまり、ＣＰＵ１１ａは、充電目標電圧を切り換えず、基準目標電圧Ｖ２にしたままとする。その後、ＣＰＵ１１ａは処理を終了する。
【００５５】
一方、上記充放電の繰り返しにより、故障電池Ｂｎｇにおいては基準目標電圧Ｖ２を超えて充電がなされるため、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧は、故障電池Ｂｎｇを除く正常電池群の各二次電池Ｂの端子間電圧よりも上昇する。このため、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が切換電圧Ｖ３に到達した場合には（ステップＳ３でＮＯ）で、ＣＰＵ１１ａは、充電目標電圧を、切換電圧Ｖ３に切り換える。同時に、図６に示すように、ＣＰＵ１１ａは、充電目標電圧を切換電圧に固定する。そして、ステップＳ５において、ＣＰＵ１１ａは、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が、切り換えられた充電目標電圧である切換電圧Ｖ３に到達するまで充電するように充電を制御する。その後、ＣＰＵ１１ａは処理を終了する。
【００５６】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）パッシブセルバランス後の充電において、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が切換電圧Ｖ３より低い場合、ＣＰＵ１１ａは、正常電池群の端子間電圧の中の最大の端子間電圧が充電目標電圧（基準目標電圧Ｖ２）まで到達するように充電を制御する。このため、電池モジュール１２の充電時、高止まりした故障電池Ｂｎｇの端子間電圧によって充電が制限されることを抑制し、電池モジュール１２で使用できる電力量が減ることを抑制できる。
【００５７】
また、電池使用量の増加に伴い、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が切換電圧Ｖ３に到達した場合には、ＣＰＵ１１ａは、故障電池Ｂｎｇの充電目標電圧を切換電圧Ｖ３に切り換え、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が切り換えられた充電目標電圧まで到達するように充電を制御する。このため、充電を行った際、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が切換電圧Ｖ３より高くなることを規制して、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が上限閉回路電圧Ｖ４に到達することを抑制し、故障電池Ｂｎｇのそれ以上の劣化を抑制できる。
【００５８】
（２）電池使用量の増加により、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が切換電圧Ｖ３に到達した場合、ＣＰＵ１１ａは充電目標電圧を切換電圧Ｖ３に固定する。このため、例えば、充電目標電圧を可変とする場合と比べると、ＣＰＵ１１ａの制御負荷が軽減される。
【００５９】
（３）切換電圧Ｖ３は、電池モジュール１２を搭載する車両のメーカーによって求められる入力許容電力Ｗｉｎに基づいて設定される。具体的には、切換電圧Ｖ３は、入力許容電力Ｗｉｎから導出できる電圧降下ΔＶを上限閉回路電圧Ｖ４から差し引いた値に設定される。このため、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が上限閉回路電圧を上回らない適切な電圧を充電目標電圧に設定できる。
【００６０】
なお、実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○  図１０に示すように、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が切換電圧Ｖ３に到達した場合、ＣＰＵ１１ａが充電目標電圧を切換電圧Ｖ３に切り換えた後、充電目標電圧を二次電池Ｂの使用量に応じて徐々に低下させていってもよい。このように構成した場合、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧を一定値とする場合と比べると、故障電池Ｂｎｇの劣化の進行を遅らせることができる。
【００６１】
○  図１１に示すように、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧が切換電圧Ｖ３に到達した時点で、ＣＰＵ１１ａが充電目標電圧を切換電圧Ｖ３に切り換えた後、充電目標電圧を、切換直後から電池使用量が一定量に到達するまでは一定値に固定し、電池使用量が一定量を超えた後は、電池使用量に応じて徐々に低下させていってもよい。このように構成した場合、故障電池Ｂｎｇの端子間電圧を一定値とする場合と比べると、故障電池Ｂｎｇの劣化の進行を遅らせることができる。
【００６２】
○  切換電圧Ｖ３の設定は、入力許容電力Ｗｉｎによって決めず、予め上限閉回路電圧Ｖ４よりも低く、かつ基準目標電圧Ｖ２よりも高い固定値として設定してもよい。例えば、劣化していない二次電池Ｂの充電状態（ＳＯＣ）が１００％の場合の開回路電圧（ＯＣＶ）としてもよい。
【００６３】
○  二次電池Ｂはリチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル水素二次電池等の他の二次電池でもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００６４】
（１）前記故障診断部によって前記放電回路に故障ありと診断され、かつ故障ありの放電回路に接続された二次電池の端子間電圧が前記切換電圧に到達した場合には、前記充電制御部は、充電目標電圧を切換直後から前記二次電池の使用量が一定量に到達するまでは一定値に固定し、前記使用量が一定量を超えた後は、前記切換電圧から徐々に低下させる充放電装置。
【符号の説明】
【００６５】
Ｂ…二次電池、１１ａ…故障診断部及び充電制御部としてのＣＰＵ、１２…電池モジュール。
【図１】
2020036463.tif 000003
【図２】
2020036463.tif 000004
【図３】
2020036463.tif 000005
【図４】
2020036463.tif 000006
【図５】
2020036463.tif 000007
【図６】
2020036463.tif 000008
【図７】
2020036463.tif 000009
【図８】
2020036463.tif 000010
【図９】
2020036463.tif 000011
【図１０】
2020036463.tif 000012
【図１１】
2020036463.tif 000013