(57)【要約】【課題】電源回路の入出力性能の低下を抑制しつつ、電池モジュールの各々の満充電容量を個別に高精度で推定する。【解決手段】力行状態又は回生状態に応じて第１スイッチ素子１６及び第２スイッチ素子１８によって複数の電池モジュール１０２のうち一部を測定対象の電池モジュール１０２として充電又は放電させることにより測定対象の電池モジュール１０２に対する電流積算値ΔＡｈ及び充電率変化ΔＳＯＣを測定し、電流積算値ΔＡｈと充電率変化ΔＳＯＣとから測定対象の電池モジュール１０２の満充電容量Ｑを推定する満充電容量推定装置２００とする。【選択図】図１
2020060404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を有する電池モジュールを複数含み、ゲート信号に応じて前記電池モジュールが相互に直列接続され、前記ゲート信号に関わらず前記電池モジュールを前記直列接続から強制的に切り離す切断手段を備える電源装置、の満充電容量推定装置であって、
力行状態又は回生状態に応じて前記切断手段によって前記複数の電池モジュールのうち一部を測定対象電池モジュールとして充電又は放電させることにより前記測定対象電池モジュールに対する電流積算値ΔＡｈ及び充電率変化ΔＳＯＣを測定し、前記電流積算値ΔＡｈと前記充電率変化ΔＳＯＣとから前記測定対象電池モジュールの満充電容量を推定することを特徴とする満充電容量推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の満充電容量推定装置であって、
電源出力が力行時において前記切断手段によって前記測定対象電池モジュールを前記直列接続から強制的に切り離すことで他の前記電池モジュールよりも単位時間当たりの放電電流積算量が小さくなるように制御することを特徴とする満充電容量推定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の満充電容量推定装置であって、
電源出力が回生時において前記切断手段によって前記測定対象電池モジュールを前記直列接続から強制的に切り離すことで他の前記電池モジュールよりも単位時間当たりの充電電流積算量が小さくなるように制御することを特徴とする満充電容量推定装置。
【請求項４】
二次電池を有する電池モジュールを複数含み、ゲート信号に応じて前記電池モジュールが相互に直列接続され、前記ゲート信号に関わらず前記電池モジュールを前記直列接続に強制的に接続する接続手段を備える電源装置、の満充電容量推定装置であって、
力行状態又は回生状態に応じて前記接続手段によって前記複数の電池モジュールのうち一部を測定対象電池モジュールとして充電又は放電させることにより前記測定対象電池モジュールに対する電流積算値ΔＡｈ及び充電率変化ΔＳＯＣを測定し、前記電流積算値ΔＡｈと前記充電率変化ΔＳＯＣとから前記測定対象電池モジュールの満充電容量を推定することを特徴とする満充電容量推定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の満充電容量推定装置であって、
電源出力が回生時において前記接続手段によって前記測定対象電池モジュールを前記直列接続に強制的に接続することで他の前記電池モジュールよりも単位時間当たりの充電電流積算量が大きくなるように制御することを特徴とする満充電容量推定装置。
【請求項６】
請求項４に記載の満充電容量推定装置であって、
電源出力が力行時において前記接続手段によって前記測定対象電池モジュールを前記直列接続に強制的に接続することで他の前記電池モジュールよりも単位時間当たりの放電電流積算量が大きくなるように制御することを特徴とする満充電容量推定装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の満充電容量推定装置であって、
前記電流積算値ΔＡｈに対応する前記充電率変化ΔＳＯＣを測定する際に、前記測定対象電池モジュールの開放電圧ＯＣＶを測定し、前記開放電圧ＯＣＶに対応する前記充電率変化ΔＳＯＣを求めることを特徴とする満充電容量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置の満充電容量推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池モジュールを直列に接続して、負荷に電力を供給（力行）する電源装置が利用されている。電池モジュールに含まれる電池を二次電池とした場合、負荷側から電池へ充電（回生）を行うこともできる。
【０００３】
このような電源装置において、ゲート信号に基づいて各電池モジュールを負荷に接続したり、切り離したりするスイッチング回路を備えた構成が提案されている。このような回路構成において、遅延回路を介したゲート信号で各電池モジュールのスイッチング回路を駆動させることで電圧制御を行っている。また、バランス回路を各電池モジュールに設けることで電池モジュール間の充電率（ＳＯＣ）のアンバランスを解消する技術も提案されている（特許文献１）。
【０００４】
二次電池は充放電を繰り返すことにより満充電時の容量（以下、満充電容量という）が低下することが知られている。そこで、充放電を繰り返した二次電池の電流積算値と開放電圧とに基づいて二次電池の充電率（ＳＯＣ）を求め、充電率（ＳＯＣ）から満充電容量を推定する方法が開示されている（特許文献２）。また、電池モデル式に従って二次電池の内部状態を推定し、推定結果に基づいて充電率（ＳＯＣ）及び電池電流を推定し、電池電流と充電率（ＳＯＣ）とを取得して、充電率（ＳＯＣ）に対する実電流の積算値と推定電流の積算値との誤差（推定誤差）の変化率が最小となるように容量劣化パラメータを推定する方法が開示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７９７３９号公報
【特許文献２】特開２００３−２２４９０１号公報
【特許文献３】特開２０１０−０６０３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、電池セル又は電池モジュールが直列に接続された電池パックを含む電源装置において満充電容量を推定する方法については示唆されていない。
【０００７】
また、上記従来技術を電池セル又は電池モジュールが直列に接続された電池パックを含む電源装置に適用した場合、すべての電池（セル又はモジュール）が充電又は放電されてしまい充電率（ＳＯＣ）が変化することになる。電池の入出力性能は充電率（ＳＯＣ）に依存しており、一般に低い充電率（ＳＯＣ）では出力性能が低下し、高い充電率（ＳＯＣ）では入力性能が低下する。したがって、電池パックとしての入出力性能が低下してしまうため、満充電容量推定を行っている間に電力バッファとしての性能を犠牲にしてしまう可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様は、二次電池を有する電池モジュールを複数含み、ゲート信号に応じて前記電池モジュールが相互に直列接続され、前記ゲート信号に関わらず前記電池モジュールを前記直列接続から強制的に切り離す切断手段を備える電源装置、の満充電容量推定装置であって、力行状態又は回生状態に応じて前記切断手段によって前記複数の電池モジュールのうち一部を測定対象電池モジュールとして充電又は放電させることにより前記測定対象電池モジュールに対する電流積算値ΔＡｈ及び充電率変化ΔＳＯＣを測定し、前記電流積算値ΔＡｈと前記充電率変化ΔＳＯＣとから前記測定対象電池モジュールの満充電容量を推定することを特徴とする満充電容量推定装置である。
【０００９】
ここで、電源出力が力行時において前記切断手段によって前記測定対象電池モジュールを前記直列接続から強制的に切り離すことで他の前記電池モジュールよりも単位時間当たりの放電電流積算量が小さくなるように制御することが好適である。
【００１０】
また、電源出力が回生時において前記切断手段によって前記測定対象電池モジュールを前記直列接続から強制的に切り離すことで他の前記電池モジュールよりも単位時間当たりの充電電流積算量が小さくなるように制御することが好適である。
【００１１】
本発明の別の態様は、二次電池を有する電池モジュールを複数含み、ゲート信号に応じて前記電池モジュールが相互に直列接続され、前記ゲート信号に関わらず前記電池モジュールを前記直列接続に強制的に接続する接続手段を備える電源装置、の満充電容量推定装置であって、力行状態又は回生状態に応じて前記接続手段によって前記複数の電池モジュールのうち一部を測定対象電池モジュールとして充電又は放電させることにより前記測定対象電池モジュールに対する電流積算値ΔＡｈ及び充電率変化ΔＳＯＣを測定し、前記電流積算値ΔＡｈと前記充電率変化ΔＳＯＣとから前記測定対象電池モジュールの満充電容量を推定することを特徴とする満充電容量推定装置である。
【００１２】
ここで、電源出力が回生時において前記接続手段によって前記測定対象電池モジュールを前記直列接続に強制的に接続することで他の前記電池モジュールよりも単位時間当たりの充電電流積算量が大きくなるように制御することが好適である。
【００１３】
また、電源出力が力行時において前記接続手段によって前記測定対象電池モジュールを前記直列接続に強制的に接続することで他の前記電池モジュールよりも単位時間当たりの放電電流積算量が大きくなるように制御することが好適である。
【００１４】
また、上記満充電容量推定装置において、前記電流積算値ΔＡｈに対応する前記充電率変化ΔＳＯＣを測定する際に、前記測定対象電池モジュールの開放電圧ＯＣＶを測定し、前記開放電圧ＯＣＶに対応する前記充電率変化ΔＳＯＣを求めることが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電源回路の入出力性能の低下を抑制しながら、電池モジュールの各々の満充電容量を個別に高精度で推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態における電源装置及び満充電容量推定装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における電池モジュールの制御を説明するタイムチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における電池モジュールの作用を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における電源装置の制御を説明するタイムチャートである。
【図５】本発明の実施の形態における力行状態における強制切断制御のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態における回生状態における強制切断制御のフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態における回生状態における強制接続制御のフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態における力行状態における強制接続制御のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態における満充電容量推定方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態における満充電容量推定の対象となる電池モジュールの充放電状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における開放電圧の測定方法を説明する図である。
【図１２】電池モジュールの充電率ＳＯＣと開放電圧ＯＣＶの関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態における電池モジュールの電流積算値の時間変化の例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態における電池モジュールの満充電容量Ｑの推定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本実施の形態において対象となる電源装置１００は、図１に示すように、電池モジュール１０２を含んで構成される。電源装置１００は、複数の電池モジュール１０２（１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎ）を含んで構成される。複数の電池モジュール１０２は、互いに直列に接続可能である。電源装置１００に含まれる複数の電池モジュール１０２は、端子Ｔ１及びＴ２に接続される負荷（図示しない）に対して電力を供給（力行）し、又は、端子Ｔ１及びＴ２に接続される電源（図示しない）から電力を充電（回生）することができる。
【００１８】
本実施の形態における満充電容量推定装置２００は、図１に示すように、電源装置１００に接続される。満充電容量推定装置２００は、電源装置１００における複数の電池モジュール１０２のうち一部を測定対象の電池モジュール１０２として強制的に切断又は接続すると共に、測定対象の電池モジュール１０２の満充電容量を推定する処理を行う。
【００１９】
まず、電源装置１００の構成について説明する。電池モジュール１０２は、電池１０、チョークコイル１２、コンデンサ１４、第１スイッチ素子１６、第２スイッチ素子１８、遅延回路２０、ＡＮＤ素子２２、ＯＲ素子２４及びＮＯＴ素子２６を含んで構成される。本実施の形態において、各電池モジュール１０２は同一の構成を備える。
【００２０】
電池１０は、少なくとも１つの二次電池を含む。電池１０は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等を複数直列又は／及び並列接続した構成とすることができる。チョークコイル１２及びコンデンサ１４は、電池１０からの出力を平滑化して出力する平滑回路（ローパスフィルタ回路）を構成する。すなわち、電池１０として二次電池を使用しているので、内部抵抗損失の増加による電池１０の劣化を抑制するため、電池１０、チョークコイル１２及びコンデンサ１４によってＲＬＣフィルタを形成して電流の平準化を図っている。
【００２１】
なお、チョークコイル１２及びコンデンサ１４は、必須の構成ではなく、これらを設けなくてもよい。また、電池モジュール１０２においてチョークコイル１２と電池１０との配置位置（接続位置）を入れ替えてもよい。また、第２スイッチ素子１８を、第１スイッチ素子１６に対して出力端子の反対側に配置してもよい。すなわち、第１スイッチ素子１６と第２スイッチ素子１８とのスイッチング動作により電池１０（コンデンサ１４）の電圧を出力端子に出力できる構成であればよく、各素子、電気部品の配置を適宜変更することができる。
【００２２】
第１スイッチ素子１６は、電池１０の出力端を短絡するためのスイッチング素子を含む。本実施の形態では、第１スイッチ素子１６は、スイッチング素子である電界効果トランジスタに対して並列に環流ダイオードを接続した構成としている。第２スイッチ素子１８は、電池１０と第１スイッチ素子１６との間において電池１０に直列接続される。本実施の形態では、第２スイッチ素子１８は、スイッチング素子である電界効果トランジスタに対して並列に環流ダイオードを接続した構成としている。第１スイッチ素子１６及び第２スイッチ素子１８は、満充電容量推定装置２００からのゲート信号によってスイッチング制御される。なお、本実施の形態では、第１スイッチ素子１６及び第２スイッチ素子１８は、電界効果トランジスタとしたが、これ以外のスイッチング素子を適用してもよい。
【００２３】
遅延回路２０は、満充電容量推定装置２００から電池モジュール１０２ａに入力されるゲート信号を所定の時間だけ遅延させる回路である。電源装置１００では、各電池モジュール１０２（１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎ）にそれぞれ遅延回路２０が設けられており、それらが直列接続されている。したがって、満充電容量推定装置２００から入力されたゲート信号は所定の時間ずつ遅延させられながら各電池モジュール１０２（１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎ）に順次入力されることになる。
【００２４】
ＡＮＤ素子２２は、満充電容量推定装置２００からの強制切断信号に応じて電池モジュール１０２ａを直列接続状態から強制的に切り離す切断手段を構成する。また、ＯＲ素子２４は、満充電容量推定装置２００からの強制接続信号に応じて電池モジュール１０２ａを直列接続状態に強制的に接続する接続手段を構成する。
【００２５】
なお、本実施の形態では、遅延回路２０をＡＮＤ素子２２及びＯＲ素子２４の前段に配置したが、ＡＮＤ素子２２及びＯＲ素子２４の後段に配置してもよい。すなわち、各電池モジュール１０２の遅延回路２０に対してゲート信号が所定時間だけ遅延されて順に伝送される構成であればよい。
【００２６】
［通常制御］
以下、電源装置１００の制御について図２を参照して説明する。通常制御時において、各電池モジュール１０２（１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎ）のＡＮＤ素子２２に対して満充電容量推定装置２００からハイ（Ｈ）レベルの強制切断信号が入力される。また、各電池モジュール１０２（１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎ）のＯＲ素子２４に対して満充電容量推定装置２００からロー（Ｌ）レベルの強制接続信号が入力される。したがって、第１スイッチ素子１６のゲート端子には遅延回路２０からの出力信号がＮＯＴ素子２６を介して反転信号として入力され、第２スイッチ素子１８のゲート端子には遅延回路２０からの出力信号がそのまま入力される。
【００２７】
図２は、電池モジュール１０２ａの動作に関するタイムチャートを示す。また、図２では、電池モジュール１０２ａを駆動するゲート信号Ｄ１のパルス波形、第１スイッチ素子１６のスイッチング状態を示す矩形波Ｄ２、第２スイッチ素子１８のスイッチング状態を示す矩形波Ｄ３、及び、電池モジュール１０２ａにより出力される電圧Ｖｍｏｄの波形Ｄ４を示している。
【００２８】
電池モジュール１０２ａの初期状態、すなわち、ゲート信号が出力されていない状態では、第１スイッチ素子１６はオン状態、第２スイッチ素子１８はオフ状態である。そして、満充電容量推定装置２００からゲート信号が電池モジュール１０２ａに入力されると、電池モジュール１０２ａはＰＷＭ制御によってスイッチング制御される。このスイッチング制御では、第１スイッチ素子１６と第２スイッチ素子１８とが交互にオン状態／オフ状態にスイッチングされる。
【００２９】
図２に示すように、満充電容量推定装置２００からゲート信号Ｄ１が出力されると、このゲート信号Ｄ１に応じて、電池モジュール１０２ａの第１スイッチ素子１６及び第２スイッチ素子１８が駆動される。第１スイッチ素子１６は、ゲート信号Ｄ１の立ち上がりに応じたＮＯＴ素子２６からの信号の立ち下がりによって、オン状態からオフ状態に切り替わる。また、第１スイッチ素子１６は、ゲート信号Ｄ１の立ち下がりから僅かな時間（デッドタイムｄｔ）遅れて、オフ状態からオン状態に切り替わる。
【００３０】
一方、第２スイッチ素子１８は、ゲート信号Ｄ１の立ち上がりから僅かな時間（デッドタイムｄｔ）遅れて、オフ状態からオン状態に切り替わる。また、第２スイッチ素子１８は、ゲート信号Ｄ１の立ち下がりと同時に、オン状態からオフ状態に切り替わる。このように、第１スイッチ素子１６と第２スイッチ素子１８とは交互にオン状態／オフ状態が切り替わるようにスイッチング制御される。
【００３１】
なお、第１スイッチ素子１６がゲート信号Ｄ１の立ち下がり時に僅かな時間（デッドタイムｄｔ）遅れて動作することと、第２スイッチ素子１８がゲート信号Ｄ１の立ち上がり時に僅かな時間（デッドタイムｄｔ）遅れて動作することは、第１スイッチ素子１６と第２スイッチ素子１８とが同時に動作することを防止するためである。すなわち、第１スイッチ素子１６と第２スイッチ素子１８とが同時にオンして短絡することを防止している。この動作を遅らせているデッドタイムｄｔは、例えば、１００ｎｓに設定しているが、適宜設定することができる。なお、デッドタイムｄｔ中はダイオードを還流し、その還流したダイオードと並列にあるスイッチング素子がオンしたときと同じ状態になる。
【００３２】
このような制御によって、電池モジュール１０２ａは、ゲート信号Ｄ１がオフ時（すなわち、第１スイッチ素子１６がオン、第２スイッチ素子１８がオフ）では、コンデンサ１４が電池モジュール１０２ａの出力端子から切り離される。したがって、出力端子には電池モジュール１０２ａから電圧が出力されない。この状態では、図３（ａ）に示すように、電池モジュール１０２ａの電池１０（コンデンサ１４）がバイパスされたスルー状態となっている。
【００３３】
また、ゲート信号Ｄ１がオン時（すなわち、第１スイッチ素子１６がオフ、第２スイッチ素子１８がオン）では、コンデンサ１４が電池モジュール１０２ａの出力端子に接続される。したがって、出力端子には電池モジュール１０２ａから電圧が出力される。この状態では、図３（ｂ）に示すように、電池モジュール１０２ａにおけるコンデンサ１４を介して電圧Ｖｍｏｄが出力端子に出力されている。
【００３４】
図１に戻り、満充電容量推定装置２００による電源装置１００の制御について説明する。満充電容量推定装置２００は、電池モジュール１０２の全体を制御する。すなわち、複数の電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎを制御して電源装置１００としての出力電圧を制御する。
【００３５】
満充電容量推定装置２００は、各電池モジュール１０２に対して矩形波のゲート信号を出力するゲート回路を備える。ゲート信号は、電池モジュール１０２ａに含まれる遅延回路２０、電池モジュール１０２ｂに含まれる遅延回路２０・・・と順次後段の電池モジュール１０２へと伝達される。すなわち、電源装置１００において直列に接続されている電池モジュール１０２の最上流側から順に所定の遅延時間ずつゲート信号が遅延されて下流側へと伝達される。
【００３６】
通常制御時においては、ＡＮＤ素子２２に対して満充電容量推定装置２００からハイ（Ｈ）レベルの強制切断信号が入力され、ＯＲ素子２４に対して満充電容量推定装置２００からロー（Ｌ）レベルの強制接続信号が入力されているので、各電池モジュール１０２の遅延回路２０から出力されたゲート信号がそのまま第２スイッチ素子１８のゲート端子に入力され、ゲート信号を反転した信号が第１スイッチ素子１６のゲート端子に入力される。したがって、ゲート信号がハイ（Ｈ）レベルのときに第１スイッチ素子１６がオフ状態及び第２スイッチ素子１８がオン状態となり、ゲート信号がロー（Ｌ）レベルのときに第１スイッチ素子１６がオン状態及び第２スイッチ素子１８がオフ状態となる。
【００３７】
すなわち、ゲート信号がハイ（Ｈ）レベルのときに電池モジュール１０２は他の電池モジュール１０２と直列に接続された状態となり、ゲート信号がロー（Ｌ）レベルのときに電池モジュール１０２は他の電池モジュール１０２と切り離されたスルー状態となる。
【００３８】
図４は、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎのうち所定の個数を順次直列に接続して電力を出力する制御シーケンスを示す。図４に示すように、ゲート信号に応じて、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎが、一定の遅延時間を持って上流側から下流側に次々と駆動される。図４において、期間Ｅ１は、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎの第１スイッチ素子１６がオフ、第２スイッチ素子１８がオンして、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎが出力端子から電圧を出力している状態（接続状態）を示している。また、期間Ｅ２は、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎの第１スイッチ素子１６がオン、第２スイッチ素子１８がオフして、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎが出力端子から電圧を出力していない状態（スルー状態）を示す。このように、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎは、一定の遅延時間を持って順次駆動される。
【００３９】
図４を参照して、ゲート信号やゲート信号の遅延時間の設定について説明する。ゲート信号の周期Ｆは、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎの遅延時間を合計することによって設定される。このため、遅延時間を長くするほどゲート信号の周波数を低周波にする。逆に、遅延時間を短くするほどゲート信号の周波数を高周波にする。また、ゲート信号を遅延する遅延時間は、電源装置１００に求められる仕様に応じて適宜設定される。
【００４０】
ゲート信号の周期Ｆにおけるオン時比率Ｇ１（デューティ比Ｄ）、すなわち、周期Ｆのうちのゲート信号がハイ（Ｈ）レベルにある時間の比率は、電源装置１００の出力電圧／電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎの合計電圧（電池モジュール１０２の電池電圧×電池モジュール数）により算出される。すなわち、オン時比率Ｇ１＝（電源装置１００の出力電圧）／（電池モジュール１０２の電池電圧×電池モジュール１０２の数）となる。なお、厳密には、デッドタイムｄｔだけオン時比率がずれてしまうので、チョッパ回路で一般的に行われているようにフィードバックまたはフィードフォワードでオン時比率の補正を行うことが好適である。
【００４１】
電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎの合計電圧は、上述したように、電池モジュール１０２の電池電圧に接続状態にある電池モジュール１０２の数を乗算した値によって表される。電源装置１００の出力電圧が、一つの電池モジュール１０２の電池電圧で割り切れる値であれば、電池モジュール１０２がスルー状態から接続状態に切り替わる瞬間に、他の電池モジュール１０２が接続状態からスルー状態に切り替わるので、電池モジュール１０２の全体の出力電圧に変動はない。
【００４２】
しかし、電源装置１００の出力電圧が、各電池モジュール１０２の電池電圧で割り切れない値であれば、電源装置１００の出力電圧と、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎの合計電圧とは整合しない。換言すると、電源装置１００の出力電圧（全体の出力電圧）が変動してしまう。ただし、このときの変動振幅は１つの電池モジュール分の電圧であり、また、この変動周期は、ゲート信号の周期Ｆ／電池モジュール１０２の数となる。数十個の電池モジュール１０２を直列接続すれば、電源装置１００全体の寄生インダクタンスは大きな値となっており、この電圧変動はフィルタされて結果的には安定した電源装置１００の出力電圧を得ることができる。
【００４３】
次に、具体例について説明する。図４において、例えば、電源装置１００としての所望の出力電圧が４００Ｖ、各電池モジュール１０２の電池電圧が１５Ｖ、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎ数が４０個、遅延時間が２００ｎｓであるとする。なお、この場合は、電源装置１００の出力電圧（４００Ｖ）が、電池モジュール１０２の電池電圧（１５Ｖ）で割り切れない場合に相当する。
【００４４】
これらの数値に基づくと、ゲート信号の周期Ｆは、遅延時間×電池モジュール数により算出されるので２００ｎｓ×４０個＝８μｓとなる。したがって、ゲート信号は１２５ｋＨｚ相当の周波数の矩形波とされる。また、ゲート信号のオン時比率Ｇ１は、電源装置１００の出力電圧／（電池モジュール１０２の電池電圧×電池モジュール１０２の数）により算出されるので、オン時比率Ｇ１は、４００Ｖ／（１５Ｖ×４０個）≒０．６７となる。
【００４５】
これらの数値に基づいて、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎを順次駆動すると、電源装置１００として、図４中、矩形波状の出力電圧Ｈ１が得られる。この出力電圧Ｈ１は、３９０Ｖと４０５Ｖとの間で変動する。すなわち、出力電圧Ｈ１は、ゲート信号の周期Ｆ／電池モジュール数により算出される周期、すなわち８μｓ／４０個＝２００ｎｓ（５ＭＨｚ相当）で変動する。この変動は、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎの配線による寄生インダクタンスでフィルタリングされ、電源装置１００全体としては約４００Ｖの出力電圧Ｈ２として出力される。
【００４６】
なお、各電池モジュール１０２のコンデンサ１４には、接続状態の場合に電流が流れ、図４に示すように、コンデンサ電流波形Ｊ１は矩形波になる。また、電池１０とコンデンサ１４はＲＬＣフィルタを形成しているので、電源装置１００にはフィルタリングされて平準化された電流Ｊ２が流れる。このように、全ての電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎにおいて電流波形は一様であり、また、全ての電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎから均等に電流を出力することができる。
【００４７】
以上説明したように、電源装置１００を制御する際、最上流側の電池モジュール１０２ａに出力したゲート信号を、下流側の電池モジュール１０２ｂに一定時間遅延して出力して、さらに、このゲート信号を一定時間遅延して下流側の電池モジュール１０２に順次伝達するので、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎは、一定時間遅延しながら順次電圧をそれぞれ出力する。そして、これらの電圧が合計されることによって、電源装置１００としての電圧が出力される。これにより、電源装置１００から所望の電圧を出力させることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、各電池モジュール１０２に遅延回路２０を設けてゲート信号を遅延させつつ伝送させる構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、各電池モジュール１０２に遅延回路２０を設けない構成としてもよい。この場合、満充電容量推定装置２００から各電池モジュール１０２のＡＮＤ素子２２及びＯＲ素子２４に対してゲート信号を個別に出力すればよい。すなわち、満充電容量推定装置２００から電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎに対してゲート信号を一定時間毎にそれぞれ出力する。このとき、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎに対して、電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎの配置位置にとらわれず、任意の順序で電池モジュール１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎを一定時間毎にゲート信号を出力して接続状態とする電池モジュール１０２の数を制御する。例えば、最初に、電池モジュール１０２ｂにゲート信号を出力して電池モジュール１０２ｂを駆動させ、その一定時間後に、電池モジュール１０２ａにゲート信号を出力して電池モジュール１０２ａを駆動させるように制御を行えばよい。
【００４９】
当該構成とすることによって、遅延回路２０が不要となり、電源装置１００の構成をさらに簡素化することができ、製造コストや消費電力を抑制することができる。
【００５０】
［強制切り離し制御］
次に、複数の電池モジュール１０２（１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎ）のうち選択されたものを強制的に切り離す制御について説明する。満充電容量推定装置２００は、強制的に切り離す対象とする電池モジュール１０２のＡＮＤ素子２２に対してロー（Ｌ）レベルの強制切断信号を出力する。また、満充電容量推定装置２００は、当該電池モジュール１０２のＯＲ素子２４に対してはロー（Ｌ）レベルの強制接続信号を出力する。
【００５１】
これによって、ＡＮＤ素子２２からはロー（Ｌ）レベルが出力され、ＯＲ素子２４を介して、第１スイッチ素子１６のゲート端子にはＮＯＴ素子２６によってハイ（Ｈ）レベルが入力され、第２スイッチ素子１８のゲート端子にはロー（Ｌ）レベルが入力される。したがって、第１スイッチ素子１６は常時オン状態となり、第２スイッチ素子１８は常時オフ状態とされ、電池モジュール１０２はゲート信号の状態によらず強制的に切り離された状態（スルー状態）となる。
【００５２】
このような強制切り離し制御は、電源装置１００における電池モジュール１０２のＳＯＣのアンバランスを抑制する制御に利用することができる。図５は、ＳＯＣのバランス調整制御のフローチャートを示す。以下、図５を参照しつつ、力行時における電池モジュール１０２のＳＯＣのアンバランスを抑制する制御について説明する。
【００５３】
ステップＳ１０では、電源装置１００に含まれるすべての電池モジュール１０２のＳＯＣを推定する。満充電容量推定装置２００は、各電池モジュール１０２に設けられて電池モジュール１０２の出力電圧を検出して出力する電圧センサ３０、電源装置１００の出力電流を検出して出力する電流センサ３２及び電源装置１００の出力電圧を検出して出力する電圧センサ３４からの出力に基づいて各電池モジュール１０２のＳＯＣを推定する処理を行う。ＳＯＣの推定処理については後述する。
【００５４】
ステップＳ１２では、各電池モジュール１０２のＳＯＣを比較し、相対的にＳＯＣが低い電池モジュール１０２を選択する。満充電容量推定装置２００は、ステップＳ１０にて推定された各電池モジュール１０２のＳＯＣを比較し、すべての電池モジュール１０２の中から相対的にＳＯＣが低い電池モジュール１０２を選択する。
【００５５】
例えば、電源装置１００に含まれるすべての電池モジュール１０２の中から所定の数だけＳＯＣが小さい順に電池モジュール１０２を選択すればよい。また、ＳＯＣの基準値を決めておき、当該基準値以下のＳＯＣである電池モジュール１０２を選択するようにしてもよい。ただし、電池モジュール１０２の選択方法はこれらに限定されるものではなく、ＳＯＣのアンバランスを抑制するために効果的なものであればよい。
【００５６】
ステップＳ１４では、電源装置１００の電源出力が力行状態であるか回生状態であるかが判定される。満充電容量推定装置２００は、電流センサ３２で検出された電流の向きから電源装置１００から負荷へ電力が供給されている力行状態か外部電源から電源装置１００へ電力が入力されている回生状態かを判定する。力行状態であればステップＳ１６に処理を移行させ、回生状態であれば処理を終了させる。
【００５７】
ステップＳ１６では、電池モジュール１０２の強制的な切り離し処理が行われる。満充電容量推定装置２００は、ステップＳ１２にて選択された電池モジュール１０２のＡＮＤ素子２２に対してロー（Ｌ）レベルの強制切断信号を出力する。これにより、選択された電池モジュール１０２は直列接続から強制的に切り離され、電源装置１００の出力に寄与しなくなる。
【００５８】
以上の制御によって、電源装置１００に含まれる電池モジュール１０２の中からＳＯＣが相対的に低い電池モジュール１０２は電力消費量（単位時間当たりの放電電流積算量）が少なくなり、ＳＯＣのアンバランスを解消することができる。その結果、電源装置１００に含まれるすべての電池モジュール１０２の充電エネルギーを効率良く使い切ることが可能となる。
【００５９】
また、力行状態でなく、回生状態のときにＳＯＣのアンバランスを解消する制御を行うこともできる。この場合、ＳＯＣが相対的に高い電池モジュール１０２を強制的に切り離す制御を行い、ＳＯＣが相対的に低い電池モジュール１０２へ優先的に電力を回生させることでＳＯＣのアンバランスを解消させる。
【００６０】
図６は、ＳＯＣのバランス調整制御のフローチャートを示す。以下、図６を参照しつつ、回生時における電池モジュール１０２のＳＯＣのアンバランスを抑制する制御について説明する。
【００６１】
ステップＳ２０では、電源装置１００に含まれるすべての電池モジュール１０２のＳＯＣを推定する。満充電容量推定装置２００は、各電池モジュール１０２に設けられて電池モジュール１０２の出力電圧を検出して出力する電圧センサ３０、電源装置１００の出力電流を検出して出力する電流センサ３２及び電源装置１００の出力電圧を検出して出力する電圧センサ３４からの出力に基づいて各電池モジュール１０２のＳＯＣを推定する処理を行う。ＳＯＣの推定処理については後述する。
【００６２】
ステップＳ２２では、各電池モジュール１０２のＳＯＣを比較し、相対的にＳＯＣが高い電池モジュール１０２を選択する。満充電容量推定装置２００は、ステップＳ２０にて推定された各電池モジュール１０２のＳＯＣを比較し、すべての電池モジュール１０２の中から相対的にＳＯＣが高い電池モジュール１０２を選択する。
【００６３】
例えば、電源装置１００に含まれるすべての電池モジュール１０２の中から所定の数だけＳＯＣが高い順に電池モジュール１０２を選択すればよい。また、ＳＯＣの基準値を決めておき、当該基準値以上のＳＯＣである電池モジュール１０２を選択するようにしてもよい。ただし、電池モジュール１０２の選択方法はこれらに限定されるものではなく、ＳＯＣのアンバランスを抑制するために効果的なものであればよい。
【００６４】
ステップＳ２４では、電源装置１００の電源出力が力行状態であるか回生状態であるかが判定される。満充電容量推定装置２００は、電流センサ３２で検出された電流の向きから電源装置１００から負荷へ電力が供給されている力行状態か外部電源から電源装置１００へ電力が入力されている回生状態かを判定する。回生状態であればステップＳ２６に処理を移行させ、力行状態であれば処理を終了させる。
【００６５】
ステップＳ２６では、電池モジュール１０２の強制的な切り離し処理が行われる。満充電容量推定装置２００は、ステップＳ２２にて選択された電池モジュール１０２のＡＮＤ素子２２に対してロー（Ｌ）レベルの強制切断信号を出力する。これにより、選択された電池モジュール１０２は直列接続から強制的に切り離され、電源装置１００への回生電力が供給されなくなる。
【００６６】
以上の制御によって、電源装置１００に含まれる電池モジュール１０２の中からＳＯＣが相対的に高い電池モジュール１０２への電力供給（単位時間当たりの充電電流積算量）が少なくなり、ＳＯＣのアンバランスを解消することができる。その結果、電源装置１００に含まれるすべての電池モジュール１０２に対してバランスよく充電することができる。また、充電容量の小さい電池モジュール１０２の過充電を防止することができる。
【００６７】
［強制接続制御］
次に、複数の電池モジュール１０２（１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎ）のうち選択されたものを強制的に接続する制御について説明する。満充電容量推定装置２００は、強制的に接続する対象とする電池モジュール１０２のＯＲ素子２４にハイ（Ｈ）レベルの強制接続信号を出力する。
【００６８】
これによって、ＯＲ素子２４からはハイ（Ｈ）レベルが出力され、第１スイッチ素子１６のゲート端子にはＮＯＴ素子２６によってロー（Ｌ）レベルが入力され、第２スイッチ素子１８のゲート端子にはハイ（Ｈ）レベルが入力される。したがって、第１スイッチ素子１６は常時オフ状態となり、第２スイッチ素子１８は常時オン状態とされ、電池モジュール１０２はゲート信号の状態によらず強制的に直列接続に繋がれた状態となる。
【００６９】
このような強制接続制御は、電源装置１００における電池モジュール１０２のＳＯＣのアンバランスを抑制する制御に利用することができる。図７は、ＳＯＣのバランス調整制御のフローチャートを示す。以下、図７を参照しつつ、回生時における電池モジュール１０２のＳＯＣのアンバランスを抑制する制御について説明する。
【００７０】
ステップＳ３０では、電源装置１００に含まれるすべての電池モジュール１０２のＳＯＣを推定する。満充電容量推定装置２００は、各電池モジュール１０２に設けられて電池モジュール１０２の出力電圧を検出して出力する電圧センサ３０、電源装置１００の出力電流を検出して出力する電流センサ３２及び電源装置１００の出力電圧を検出して出力する電圧センサ３４からの出力に基づいて各電池モジュール１０２のＳＯＣを推定する処理を行う。ＳＯＣの推定処理については後述する。
【００７１】
ステップＳ３２では、各電池モジュール１０２のＳＯＣを比較し、相対的にＳＯＣが低い電池モジュール１０２を選択する。満充電容量推定装置２００は、ステップＳ３０にて推定された各電池モジュール１０２のＳＯＣを比較し、すべての電池モジュール１０２の中から相対的にＳＯＣが低い電池モジュール１０２を選択する。具体的には、上記ステップＳ１２の処理と同様にすればよい。
【００７２】
ステップＳ３４では、電源装置１００の電源出力が力行状態であるか回生状態であるかが判定される。満充電容量推定装置２００は、電流センサ３２で検出された電流の向きから電源装置１００から負荷へ電力が供給されている力行状態か外部電源から電源装置１００へ電力が入力されている回生状態かを判定する。回生状態であればステップＳ３６に処理を移行させ、力行状態であれば処理を終了させる。
【００７３】
ステップＳ３６では、電池モジュール１０２の強制的な切り離し処理が行われる。満充電容量推定装置２００は、ステップＳ３２にて選択された電池モジュール１０２のＯＲ素子２４に対してハイ（Ｈ）レベルの強制接続信号を出力する。これにより、選択された電池モジュール１０２は直列接続に強制的に接続され、電源装置１００への回生電力による充電に寄与する。
【００７４】
以上の制御によって、電源装置１００に含まれる電池モジュール１０２の中からＳＯＣが相対的に低い電池モジュール１０２への回生電力による充電が優先的に行われ、単位時間当たりの放電電流積算量が多くなり、ＳＯＣのアンバランスを解消することができる。その結果、電源装置１００に含まれるすべての電池モジュール１０２に対してバランスよく充電することができる。
【００７５】
また、回生状態でなく、力行状態のときにＳＯＣのアンバランスを解消する制御を行うこともできる。この場合、ＳＯＣが相対的に高い電池モジュール１０２を強制的に接続する制御を行い、ＳＯＣが相対的に高い電池モジュール１０２の消費電力量を大きくすることでＳＯＣのアンバランスを解消させる。
【００７６】
図８は、ＳＯＣのバランス調整制御のフローチャートを示す。以下、図８を参照しつつ、力行時における電池モジュール１０２のＳＯＣのアンバランスを抑制する制御について説明する。
【００７７】
ステップＳ４０では、電源装置１００に含まれるすべての電池モジュール１０２のＳＯＣを推定する。満充電容量推定装置２００は、各電池モジュール１０２に設けられて電池モジュール１０２の出力電圧を検出して出力する電圧センサ３０、電源装置１００の出力電流を検出して出力する電流センサ３２及び電源装置１００の出力電圧を検出して出力する電圧センサ３４からの出力に基づいて各電池モジュール１０２のＳＯＣを推定する処理を行う。ＳＯＣの推定処理については後述する。
【００７８】
ステップＳ４２では、各電池モジュール１０２のＳＯＣを比較し、相対的にＳＯＣが高い電池モジュール１０２を選択する。満充電容量推定装置２００は、ステップＳ４０にて推定された各電池モジュール１０２のＳＯＣを比較し、すべての電池モジュール１０２の中から相対的にＳＯＣが高い電池モジュール１０２を選択する。具体的には、上記ステップＳ２２の処理と同様にすればよい。
【００７９】
ステップＳ４４では、電源装置１００の電源出力が力行状態であるか回生状態であるかが判定される。満充電容量推定装置２００は、電流センサ３２で検出された電流の向きから電源装置１００から負荷へ電力が供給されている力行状態か外部電源から電源装置１００へ電力が入力されている回生状態かを判定する。力行状態であればステップＳ４６に処理を移行させ、回生状態であれば処理を終了させる。
【００８０】
ステップＳ４６では、電池モジュール１０２の強制的な接続処理が行われる。満充電容量推定装置２００は、ステップＳ４２にて選択された電池モジュール１０２のＯＲ素子２４に対してハイ（Ｈ）レベルの強制接続信号を出力する。これにより、選択された電池モジュール１０２は直列接続に強制的に接続され、電源装置１００からの電力供給へ寄与する。
【００８１】
以上の制御によって、電源装置１００に含まれる電池モジュール１０２の中からＳＯＣが相対的に高い電池モジュール１０２からの電力供給（単位時間当たりの放電電流積算量）が大きくなり、ＳＯＣのアンバランスを解消することができる。その結果、電源装置１００に含まれるすべての電池モジュール１０２の充電エネルギーを効率良く使い切ることが可能となる。
【００８２】
［満充電容量推定処理］
以下、満充電容量推定装置２００による電源装置１００の満充電容量推定処理について説明する。図９は、本実施の形態における満充電容量推定処理のフローチャートを示す。
【００８３】
ステップＳ５０では、電源装置１００に含まれる複数の電池モジュール１０２のうち満充電容量を推定する対象とする電池モジュール１０２を選択する。電池モジュール１０２の選択方法としては、例えば、すべての電池モジュール１０２を順に選択して各々の電池モジュール１０２について満充電容量を推定するようにすればよい。また、例えば、電源装置１００において電池モジュール１０２を交換した際に、交換された電池モジュール１０２を選択して満充電容量を推定するようにしてもよい。測定対象とする電池モジュール１０２は、１つであってもよいし、複数であってもよい。
【００８４】
ステップＳ５２では、電圧目標値ＶＴＡＧとして高電圧目標値ＶＴＡＧ＿Ｈを設定する。高電圧目標値ＶＴＡＧ＿Ｈは、測定対象の電池モジュール１０２に対して充電が行われるときの目標となる電圧値である。
【００８５】
ステップＳ５４では、電源装置１００が力行状態であるか、回生状態であるかの判定が行われる。満充電容量推定装置２００は、電流センサ３２によって電源装置１００の出力電流が０より大きいか否かを判定する。出力電流が０より大きい場合（電源装置１００が力行状態の場合）にはステップＳ５６へ処理を移行させ、０以下（電源装置１００が回生状態）の場合にはステップＳ５８へ処理を移行させる。
【００８６】
ステップＳ５６では、測定対象の電池モジュール１０２を強制的に切り離すように制御が行われる。満充電容量推定装置２００は、測定対象の電池モジュール１０２のＡＮＤ素子２２に対してロー（Ｌ）レベルの強制切断信号を出力すると共に、当該電池モジュール１０２のＯＲ素子２４に対してはロー（Ｌ）レベルの強制接続信号を出力する。これによって、測定対象の電池モジュール１０２はゲート信号の状態によらず強制的に切り離された状態（スルー状態）となり、力行状態において当該電池モジュール１０２からは放電が行われない状態となる。
【００８７】
ステップＳ５８では、測定対象の電池モジュール１０２を強制的に切り離さないように制御が行われる。満充電容量推定装置２００は、測定対象の電池モジュール１０２のＡＮＤ素子２２に対してハイ（Ｈ）レベルの強制切断信号を出力すると共に、当該電池モジュール１０２のＯＲ素子２４に対してはロー（Ｌ）レベルの強制接続信号を出力する。これによって、測定対象の電池モジュール１０２はゲート信号の状態に応じた接続状態／切断状態となり、回生状態において当該電池モジュール１０２へ充電が行われる状態となる。
【００８８】
ステップＳ６０では、測定対象の電池モジュール１０２の出力電圧が電圧目標値ＶＴＡＧ（＝高電圧目標値ＶＴＡＧ＿Ｈ）を超えたか否かが判定される。満充電容量推定装置２００は、測定対象の電池モジュール１０２の電圧センサ３０の測定値が電圧目標値ＶＴＡＧ（＝高電圧目標値ＶＴＡＧ＿Ｈ）を超えていればステップＳ６２に処理を移行させ、超えていなければステップＳ５４へ処理を戻す。
【００８９】
このように、ステップＳ５４〜Ｓ５８の処理を繰り返すことによって、図１０に示すように、電源装置１００が力行時には測定対象の電池モジュール１０２からの放電は行われず、回生時には測定対象の電池モジュール１０２へ充電が行われることになる。図１０に示すように電源装置１００として充放電が繰り返されて測定対象となっていない他の電池モジュール１０２の充電率（ＳＯＣ）が大きく変化しないような状況下においても、測定対象の電池モジュール１０２の充電率（ＳＯＣ）を上昇させるように充電を行うことができる。
【００９０】
ステップＳ６２では、測定対象の電池モジュール１０２を強制的に切り離し、その後、所定の時間待機するように制御が行われる。満充電容量推定装置２００は、測定対象の電池モジュール１０２のＡＮＤ素子２２に対してロー（Ｌ）レベルの強制切断信号を出力すると共に、当該電池モジュール１０２のＯＲ素子２４に対してはロー（Ｌ）レベルの強制接続信号を出力する。これによって、測定対象の電池モジュール１０２はゲート信号の状態によらず強制的に切り離された状態（スルー状態）となる。満充電容量推定装置２００は、この状態にて所定時間だけ待機する。
【００９１】
ステップＳ６４では、測定対象の電池モジュール１０２の開放電圧ＯＣＶ＿Ｈを測定し、開放電圧ＯＣＶ＿Ｈに対応する充電率ＳＯＣ＿Ｈを求める。ステップＳ６２にて測定対象の電池モジュール１０２を強制的に切り離した状態で所定時間維持することで、図１１に示すように、測定対象の電池モジュール１０２の開放電圧が安定するので開放電圧ＯＣＶ＿Ｈを高い精度で測定することができる。図１２に示すように、電池モジュール１０２の開放電圧ＯＣＶと充電率（ＳＯＣ）との関係は予め求めて記憶部等に記憶させておくことができるので、満充電容量推定装置２００は、測定された開放電圧ＯＣＶ＿Ｈに対応する充電率ＳＯＣ＿Ｈを求める。なお、電池モジュール１０２の開放電圧ＯＣＶと充電率（ＳＯＣ）との関係は、例えばデータベース（マップ）として記憶させておいてもよいし、開放電圧ＯＣＶと充電率（ＳＯＣ）との関係式として記憶させておいてもよい。
【００９２】
ステップＳ６６では、電圧目標値ＶＴＡＧとして低電圧目標値ＶＴＡＧ＿Ｌを設定する。低電圧目標値ＶＴＡＧ＿Ｌは、測定対象の電池モジュール１０２に対して放電が行われるときの目標となる電圧値である。
【００９３】
ステップＳ６８では、電源装置１００が回生状態であるか、力行状態であるかの判定が行われる。満充電容量推定装置２００は、電流センサ３２によって電源装置１００の出力電流が０より小さいか否かを判定する。出力電流が０より小さい場合（電源装置１００が回生状態の場合）にはステップＳ７０へ処理を移行させ、０以上（電源装置１００が力行状態）の場合にはステップＳ７２へ処理を移行させる。
【００９４】
ステップＳ７０では、測定対象の電池モジュール１０２を強制的に切り離すように制御が行われる。満充電容量推定装置２００は、測定対象の電池モジュール１０２のＡＮＤ素子２２に対してロー（Ｌ）レベルの強制切断信号を出力すると共に、当該電池モジュール１０２のＯＲ素子２４に対してはロー（Ｌ）レベルの強制接続信号を出力する。これによって、測定対象の電池モジュール１０２はゲート信号の状態によらず強制的に切り離された状態（スルー状態）となり、回生状態において当該電池モジュール１０２へは充電が行われない状態となる。
【００９５】
ステップＳ７２では、測定対象の電池モジュール１０２を強制的に切り離さないように制御が行われる。満充電容量推定装置２００は、測定対象の電池モジュール１０２のＡＮＤ素子２２に対してハイ（Ｈ）レベルの強制切断信号を出力すると共に、当該電池モジュール１０２のＯＲ素子２４に対してはロー（Ｌ）レベルの強制接続信号を出力する。これによって、測定対象の電池モジュール１０２はゲート信号の状態に応じた接続状態／切断状態となり、力行状態において当該電池モジュール１０２からの放電が行われる状態となる。
【００９６】
ステップＳ７４では、測定対象の電池モジュール１０２に流れる電流を積算する処理を行う。測定対象の電池モジュール１０２に流れる電流はフィルタにより平滑化される。測定対象の電池モジュール１０２に流れる平均電流Ｉｍｏｄは、電源装置１００の出力電流Ｉｏｕｔと各電池モジュール１０２の接続デューティＤとを用いて表すことができる。すなわち、平均電流Ｉｍｏｄは、電池モジュール１０２が強制切り離し状態の時には０であり、強制接続状態の時には出力電流Ｉｏｕｔであり、強制切り離し状態でないときは出力電流Ｉｏｕｔ×接続デューティＤとなる。したがって、図１３に示すように、これらの値を測定対象の電池モジュール１０２の状態に応じて積算することで測定対象の電池モジュール１０２に流れる電流積算値ΔＡｈを求めることができる。
【００９７】
なお、接続デューティＤは、電池モジュール１０２の電圧Ｖｍｏｄ、強制切り離し状態の電池モジュール１０２の電圧Ｖｍｏｄ＿１、強制接続状態の電池モジュール１０２の電圧Ｖｍｏｄ＿２を用いて数式（１）で算出することができる。
【数１】
2020060404.tif 000003
【００９８】
ステップＳ７６では、測定対象の電池モジュール１０２の出力電圧が電圧目標値ＶＴＡＧ（＝低電圧目標値ＶＴＡＧ＿Ｌ）を未満になったか否かが判定される。満充電容量推定装置２００は、測定対象の電池モジュール１０２の電圧センサ３０の測定値が電圧目標値ＶＴＡＧ（＝低電圧目標値ＶＴＡＧ＿Ｌ）を未満になっていればステップＳ７８に処理を移行させ、未満になっていなければステップＳ６８へ処理を戻す。
【００９９】
このように、ステップＳ６８〜Ｓ７４の処理を繰り返すことによって、電源装置１００が回生時には測定対象の電池モジュール１０２からの充電は行われず、力行時には測定対象の電池モジュール１０２からの放電が行われることになる。したがって、電源装置１００として充放電が繰り返されて測定対象となっていない他の電池モジュール１０２の充電率（ＳＯＣ）が大きく変化しないような状況下においても、測定対象の電池モジュール１０２の充電率（ＳＯＣ）を低下させるように放電を行うことができる。
【０１００】
ステップＳ７８では、測定対象の電池モジュール１０２を強制的に切り離し、その後、所定の時間待機するように制御が行われる。満充電容量推定装置２００は、上記ステップＳ６２と同様に制御を行い、測定対象の電池モジュール１０２が強制的に切り離された状態にて所定時間だけ待機する。
【０１０１】
ステップＳ８０では、測定対象の電池モジュール１０２の開放電圧ＯＣＶ＿Ｌを測定し、開放電圧ＯＣＶ＿Ｌに対応する充電率ＳＯＣ＿Ｌを求める。ステップＳ７８にて測定対象の電池モジュール１０２を強制的に切り離した状態で所定時間維持することで測定対象の電池モジュール１０２の開放電圧が安定するので開放電圧ＯＣＶ＿Ｌを高い精度で測定することができる。満充電容量推定装置２００は、測定された開放電圧ＯＣＶ＿Ｌに対応する充電率ＳＯＣ＿Ｌを求める。
【０１０２】
ステップＳ８２では、測定対象の電池モジュール１０２の電流積算値ΔＡｈを確定する。満充電容量推定装置２００は、ステップＳ７４にて積算を繰り返して得られた測定対象の電池モジュール１０２の各々についての電流積算値ΔＡｈを確定させる。
【０１０３】
ステップＳ８４では、測定対象の電池モジュール１０２の満充電容量Ｑを求める。満充電容量Ｑは、図１４に示すように、充電率ＳＯＣ＿Ｈと充電率ＳＯＣ＿Ｌとの差分である充電率変化ΔＳＯＣ並びに電流積算値ΔＡｈの関係が推定することができる。具体的には、満充電容量推定装置２００は、数式（２）を用いて、測定対象の電池モジュール１０２の各々について満充電容量Ｑを推定する。
【数２】
2020060404.tif 000004
【０１０４】
なお、満充電容量の推定方法は、数式（２）を用いた算出方法に限定されるものではなく、例えば、特許第４６４９６８２号公報に記載されている電池モデルを用いた方法を適用してもよい。
【０１０５】
また、本実施の形態では、電源装置１００の状態に応じて測定対象の電池モジュール１０２を強制的に切り離す制御を行うことで満充電容量を推定したが、電源装置１００の状態に応じて測定対象の電池モジュール１０２を強制的に接続する制御を行うことで満充電容量を推定することもできる。
【０１０６】
具体的には、測定対象の電池モジュール１０２の充電率ＳＯＣを上昇させる場合、電源装置１００が回生状態では測定対象の電池モジュール１０２を強制接続状態とし、電源装置１００が力行状態では測定対象の電池モジュール１０２を通常制御状態とする。また、測定対象の電池モジュール１０２の充電率ＳＯＣを下降させる場合、電源装置１００が回生状態では測定対象の電池モジュール１０２を通常制御状態とし、電源装置１００が力行状態では測定対象の電池モジュール１０２を強制接続状態とする。このような制御によって測定対象の電池モジュール１０２の充電率ＳＯＣを他の電池モジュール１０２より大きく変化させ、そのときの充電率ＳＯＣ＿Ｈ及び充電率ＳＯＣ＿Ｌ並びに電流積算値ΔＡｈの関係から数式（２）を用いて満充電容量Ｑを推定することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  電池、１２  チョークコイル、１４  コンデンサ、１６  第１スイッチ素子、１８  第２スイッチ素子、２０  遅延回路、２２  ＡＮＤ素子、２４  ＯＲ素子、２６  ＮＯＴ素子、３０  電圧センサ、３２  電流センサ、３４  電圧センサ、１００  電源装置、１０２（１０２ａ，１０２ｂ，・・・１０２ｎ）  電池モジュール、２００  満充電容量推定装置。
【図１】
2020060404.tif 000005
【図２】
2020060404.tif 000006
【図３】
2020060404.tif 000007
【図４】
2020060404.tif 000008
【図５】
2020060404.tif 000009
【図６】
2020060404.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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