(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続される二次電池セルを充放電させる充放電制御装置であって、
前記二次電池セル各々の電圧と、前記二次電池セルを充電するキャパシタの電圧とを計測する電圧計測部と、
充電器または外部電源により充電された前記キャパシタを用いて、前記二次電池セル各々の電圧のうちの最大電圧値に揃えるように前記二次電池セルを充電する第１のセルバランス部と、
隣り合う前記二次電池セルを充放電するためのインダクタを用いて、隣り合う前記二次電池セルの電圧を順次均等にする第２のセルバランス部と、
前記充電器が充電可能であることを検知すると、前記第１のセルバランス部を用いて前記充電器から前記二次電池セルに充電させ、
前記充電器と接続されていない場合、前記キャパシタの電圧値が前記二次電池セル各々の電圧のうちで最大電圧値以上のとき、前記第１のセルバランス部を用いて前記キャパシタから前記二次電池セルに充電させ、
前記充電器と接続されていない場合、前記キャパシタの電圧が前記最大電圧値より低いとき、前記第２のセルバランス部により前記二次電池セルの電圧を均等にさせる、制御をする制御部と、
を備えることを特徴とする充放電制御装置。
【請求項２】
前記キャパシタから前記二次電池セルに充電させる前記第１のセルバランス部は、
前記キャパシタが、前記二次電池セル各々に設けられた第１のスイッチと第２のスイッチを介して前記二次電池セル各々と並列に接続され、
前記二次電池セルの正極端子と前記第１のスイッチの一方の端子が接続され、該二次電池セルの負極端子と前記第２のスイッチの一方の端子が接続され、前記第１のスイッチの他方の端子が前記キャパシタの一方の端子と接続され、前記第２のスイッチの他方の端子が前記キャパシタの他方の端子と接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
【請求項３】
前記充電器から前記二次電池セルに充電させる前記第１のセルバランス部は、
前記充電器が、前記二次電池セル各々に設けられた第１のスイッチと第２のスイッチを介して前記二次電池セル各々と並列に接続され、
前記二次電池セルの正極端子と前記第１のスイッチの一方の端子が接続され、該二次電池セルの負極端子と前記第２のスイッチの一方の端子が接続され、前記第１のスイッチの他方の端子が前記充電器の一方の端子と接続され、前記第２のスイッチの他方の端子が前記充電器の他方の端子と接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
【請求項４】
前記第２のセルバランス部は、
前記インダクタの一方の端子が、隣り合う前記二次電池セルのうち一方の二次電池セルの負極端子と他方の二次電池セルの正極端子とに接続され、前記一方の二次電池セルの正極端子と第３のスイッチの一方の端子が接続され、前記他方の二次電池セルの負極端子と第４のスイッチの一方の端子が接続され、前記第３のスイッチの他方の端子と前記第４のスイッチの他方の端子と前記インダクタの他方の端子とが接続される、電圧均等回路を有し、
前記制御部は、
前記電圧均等回路の前記第３のスイッチにパルス信号を出力し、前記第４のスイッチに前記パルス信号を反転させた反転パルス信号を出力し、隣り合う前記二次電池セルの電圧が均等になると、次の隣り合う前記二次電池セルを選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池セルの充放電を制御する充放電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリット車や電気自動車などの車両に搭載された複数の二次電池セルに対して、二次電池セルの充放電サイクル寿命を延ばすためにセルバランスを行っている。セルバランスは、二次電池セルごとに存在する充放電特性の相違により生じる充放電を経ることで拡大する二次電池セルの充放電時の電圧値や、劣化のばらつきを抑制し、二次電池モジュールの充放電サイクル寿命を延ばすものである。また、セルバランスは特定の二次電池セルのみ過放電や過充電の状態が続くことによる事故を抑止するものである。
【０００３】
ところが、従来のセルバランスでは、二次電池セルの電圧値のうちで最低の電圧値を検出し、検出した最低電圧値と同じ電圧になるまで他の二次電池セルの電圧値を放電させいる。そのため、放電した分の電力を無駄に消費している。
【０００４】
セルバランスに関連する技術として、多数の蓄電セルを直列接続して使用する多直列蓄電セルにおいて、簡単な構成でかつ低コストで全セルの状態を監視できるようにし、過充電または過放電の防止をする技術が知られている。この技術によれば、多直列蓄電セルの各蓄電セルの電圧を相互に均等化させる電圧バランス補正回路を備えており、多直列蓄電セルの中から選択された特定蓄電セルの電圧を検出し、この検出に基づいて多直列蓄電セルの状態を監視する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、例えば、二次電池セル各々の充電エネルギーを無駄にすることなく、二次電池セル電圧または二次電池モジュール電圧を均等にさせる技術が知られている。この技術によれば、コイルとスイッチとが直列に接続されて二次電池セルに並列接続される複数の回路と、該回路のコイルが他のコイル各々と電磁結合されており、回路各々に設けられるスイッチを駆動する駆動部により、スイッチ各々を駆動させる。その結果、スイッチ駆動時にコイル相互間の電磁誘導でコイル各々に生ずる起電力により、二次電池セルを充電または放電させ、二次電池セル間の電圧を均等にする（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、例えば、複数の電池セルを組み合わせた組電池における電池特性を検出し、検出結果に応じて電池セル間または電池セル群間の電池特性を均等化する技術が知られている。この技術によれば、補機バッテリがリレー式スイッチを介して電力を供給し、回路停止条件に従って、リレー式スイッチをオフに切り替え、均等化回路の動作を停止させる。また、均等化回路における電池特性の検出結果に基づいて、回路停止条件を変更することができる。その結果、組電池の均等化装置における電力消費を抑制する（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０４２９７０号公報
【特許文献２】特開２００１−３３９８６５号公報
【特許文献３】特開２００８−５４４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、二次電池セルの容量を増加させ、二次電池セルの電圧を均等にする充放電制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様のひとつである直列に接続される二次電池セルを充放電させる充放電制御装置は、電圧計測部、第１のセルバランス部、第２のセルバランス部、制御部を備えている。
【００１０】
電圧計測部は、上記二次電池セル各々の電圧と、上記二次電池セルを充電するキャパシタの電圧とを計測する。
第１のセルバランス部は、充電器または外部電源により充電された上記キャパシタを用いて、上記二次電池セル各々の電圧のうちの最大電圧値に揃えるように上記二次電池セルを充電する。
【００１１】
第２のセルバランス部は、隣り合う前記二次電池セルを充放電するためのインダクタを用いて、隣り合う前記二次電池セルの電圧を順次均等にする。
制御部は、上記充電器が充電可能であることを検知すると、上記第１のセルバランス部を用いて上記充電器から上記二次電池セルに充電させる。上記充電器と接続されていない場合、上記キャパシタの電圧値が前記二次電池セル各々の電圧のうちで最大電圧値以上のとき、上記第１のセルバランス部を用いて上記キャパシタから上記二次電池セルに充電させる。上記充電器と接続されていない場合、上記キャパシタの電圧が上記最大電圧値より低いとき、上記第２のセルバランス部により上記二次電池セルの電圧を均等にさせる、制御をする。
【発明の効果】
【００１２】
本実施の態様によれば、二次電池セルの容量を増加させ、二次電池セルの電圧を均等にすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、充放電制御装置の一実施例を示す図である。
【図２】図２は、充放電制御装置の動作の一実施例を示すフロー図である。
【図３】図３は、実施形態で用いる情報のデータ構造の一実施例を示す図である。
【図４】図４は、第１のセルバランス処理の動作の一実施例を示すフロー図である。
【図５】図５は、第１のセルバランスに用いる情報のデータ構造の一実施例を示す図である。
【図６】図６は、第２のセルバランス処理の動作の一実施例を示すフロー図である。
【図７】図７は、第２のセルバランスに用いる情報のデータ構造の一実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図面に基づいて、実施形態について詳細を説明する。
図１は、充放電制御装置の一実施例を示す図である。なお、本実施形態の充放電制御装置は、プラグインハイブリット車、電気自動車、またはフォークリフトなどの車両に搭載されることが考えられる。ただし、限定されるものではない。
【００１５】
図１の充放電制御装置は、制御部１、電圧計測部２、二次電池セル３（３ａ〜３ｄ）、発電機４（外部電源）、充電器５、キャパシタＣ１、インダクタＬ１〜Ｌ３、スイッチ素子を備えている。なお、スイッチ素子は、スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１６、ＳＷ２１〜ＳＷ２８、ＳＷ３１〜ＳＷ３３、ＳＷ４１〜ＳＷ４４を示す。
【００１６】
制御部１は充放電制御装置の各部を制御する。制御部１は、例えば、車両に搭載される電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）などが考えられる。なお、制御部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やプログラマブルなデバイスＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などを用いることが考えられる。制御部１は記憶部６を有していてもよい。記憶部６は、制御部１が実行するプログラムやセルバランス閾値、各種テーブルなどのデータが記憶されている。また、記憶部６はＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリやハードディスクなどが考えられる。なお、記憶部６にはパラメータ値、変数値などのデータを記録してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。制御部１の詳細については後述する。
【００１７】
電圧計測部２は、二次電池セル３各々の電圧と、二次電池セル３を充電するキャパシタの電圧とを計測する。
二次電池セル３ａ〜３ｄは直列に接続され、不図示の負荷に接続されている。負荷は、例えば、車両用の駆動モータなどが考えられる。
【００１８】
発電機４は、例えば、ソーラ発電機や風力発電機などが考えられる。なお、外部から電力をキャパシタＣ１に供給できれば限定されるものではない。また、発電機４はキャパシタＣ１の特性に合わせて電力を降圧する機能を備えていてもよい。
【００１９】
充電器５は、車載充電器でありＡＣ／ＤＣ変換機能を有する。
キャパシタＣ１は、発電機４（外部電源）により充電される。なお、キャパシタＣ１の後段に二次電池セル３の特性に合わせてキャパシタＣ１の電圧を降圧する機能を備えていてもよい。インダクタＬ１〜Ｌ３は、隣り合う二次電池セル３を均等にするために用いられる。
【００２０】
スイッチ素子ＳＷ１１、ＳＷ１３、ＳＷ１５（第３のスイッチ）とスイッチ素子ＳＷ１２、ＳＷ１４、ＳＷ１６（第４のスイッチ）は、後述する第２のセルバランス部で用いる。また、スイッチ素子ＳＷ２１、ＳＷ２３、ＳＷ２５、ＳＷ２７（第１のスイッチ）とスイッチ素子ＳＷ２２、ＳＷ２４、ＳＷ２６、ＳＷ２８（第２のスイッチ）は、後述する第１のセルバランス回路で用いる。
【００２１】
さらに、運用時と停止時とセルバランス時などによって回路状態を切り替えるスイッチ素子ＳＷ３１〜ＳＷ３３、ＳＷ４１〜ＳＷ４４を備えている。運用時とは、例えば、車両走行時）で、停止時とは、例えば、車両駐車時で、セルバランス時とは、例えば、第１のセルバランス回路と第２のセルバランス回路を用いたセルバランス時などが考えられる。
【００２２】
なお、スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１６、ＳＷ２１〜ＳＷ２８、ＳＷ３１〜ＳＷ３３、ＳＷ４１〜ＳＷ４４は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor field Effect Transistor）などにより構成され、制御部１から出力される制御信号（図１の破線は制御配線）によりオン、オフされる。なお、スイッチ素子はＭＯＳＦＥＴに限定されるものではなく、スイッチの機能を有するものであればよくリレーなどを用いてもよい。
【００２３】
制御部１について説明する。
制御部１は、充電器５と接続されたことを検知すると、後述する第１のセルバランス部を用いて充電器５から二次電池セル３（３ａ〜３ｄ）に充電させる制御をする。制御部１は、充電器５と接続されていない場合、キャパシタＣ１の電圧値が二次電池セル３の電圧のうちで最大の電圧値以上であるとき、第１のセルバランス部を用いてキャパシタＣ１から二次電池セル３に充電させる制御をする。制御部１は、充電器５と接続されていない場合、キャパシタの電圧値が二次電池セル３の電圧のうちで最大の電圧値より低いとき、後述する第２のセルバランス部により二次電池セル３の電圧を均等にさせる制御をする。
【００２４】
ここで、第１のセルバランス部は、発電機４により充電されたキャパシタＣ１、または充電器５を用いて、二次電池セル３の電圧値を二次電池セル３のうちで最大の電圧値に達するまで充電する。
【００２５】
キャパシタＣ１から二次電池セル３に充電させる場合、第１のセルバランス部では、キャパシタＣ１が二次電池セル３各々に設けられたスイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２８を切り替えて二次電池セル３各々と順に並列に接続される。
【００２６】
二次電池セル３ａを充電する場合、二次電池セル３ａの正極端子とスイッチ素子ＳＷ２１（第１のスイッチ）の一方の端子が接続され、二次電池セル３ａの負極端子とスイッチ素子ＳＷ２２（第２のスイッチ）の一方の端子が接続される。スイッチ素子ＳＷ２１の他方の端子はキャパシタＣ１の一方の端子と接続され、スイッチ素子ＳＷ２２の他方の端子がキャパシタＣ１の他方の端子と接続される。図１では、スイッチ素子ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ３１〜ＳＷ３３を導通状態にし、他のスイッチ素子は遮断状態にする。
【００２７】
二次電池セル３ａの電圧値が、二次電池セル３ａ〜３ｄのうちで最大の電圧値に達すると次の二次電池セル３を選択する。
二次電池セル３ｂを充電する場合、二次電池セル３ｂの正極端子とスイッチ素子ＳＷ２３（第１のスイッチ）の一方の端子が接続され、二次電池セル３ｂの負極端子とスイッチ素子ＳＷ２４（第２のスイッチ）の一方の端子が接続される。スイッチ素子ＳＷ２３の他方の端子はキャパシタＣ１の一方の端子と接続され、スイッチ素子ＳＷ２４の他方の端子がキャパシタＣ１の他方の端子と接続される。図１では、スイッチ素子ＳＷ２３、ＳＷ２４、ＳＷ３１〜ＳＷ３３を導通状態にし、他のスイッチ素子は遮断状態にする。
【００２８】
二次電池セル３ｃを充電する場合は、スイッチ素子ＳＷ２５（第１のスイッチ）とスイッチ素子ＳＷ２６（第２のスイッチ）と用いる。図１では、スイッチ素子ＳＷ２５、ＳＷ２６、ＳＷ３１〜ＳＷ３３が導通状態になり、他のスイッチ素子は遮断状態である。二次電池セル３ｄを充電する場合は、スイッチ素子ＳＷ２７（第１のスイッチ）とスイッチ素子ＳＷ２８（第２のスイッチ）と用いる。図１では、スイッチ素子ＳＷ２７、ＳＷ２８、ＳＷ３１〜ＳＷ３３を導通状態にし、他のスイッチ素子は遮断状態にする。
【００２９】
充電器５（第２の外部電源）から二次電池セル３に充電させる場合、第１のセルバランス部では、充電器５が二次電池セル３各々に設けられたスイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２８を切り替えて二次電池セル３各々と順に並列に接続される。
【００３０】
二次電池セル３ａを充電する場合、二次電池セル３ａの正極端子とスイッチ素子ＳＷ２１（第１のスイッチ）の一方の端子が接続され、二次電池セル３ａの負極端子とスイッチ素子ＳＷ２２（第２のスイッチ）の一方の端子が接続される。スイッチ素子ＳＷ２１の他方の端子は充電器５と接続される。図１では、スイッチ素子ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ３１を導通状態にし、他のスイッチ素子は遮断状態にする。
【００３１】
二次電池セル３ｂを充電する場合、二次電池セル３ｂの正極端子とスイッチ素子ＳＷ２３（第１のスイッチ）の一方の端子が接続され、二次電池セル３ｂの負極端子とスイッチ素子ＳＷ２４（第２のスイッチ）の一方の端子が接続される。スイッチ素子ＳＷ２３の他方の端子は充電器５と接続される。図１では、スイッチ素子ＳＷ２３、ＳＷ２４、ＳＷ３１を導通状態にし、他のスイッチ素子は遮断状態にする。
【００３２】
二次電池セル３ｃを充電する場合は、スイッチ素子ＳＷ２５（第１のスイッチ）とスイッチ素子ＳＷ２６（第２のスイッチ）と用いる。図１では、スイッチ素子ＳＷ２５、ＳＷ２６、ＳＷ３１を導通状態にし、他のスイッチ素子は遮断状態にする。二次電池セル３ｄを充電する場合は、スイッチ素子ＳＷ２７（第１のスイッチ）とスイッチ素子ＳＷ２８（第２のスイッチ）と用いる。図１では、スイッチ素子ＳＷ２７、ＳＷ２８、ＳＷ３１を導通状態にし、他のスイッチ素子は遮断状態にする。
【００３３】
なお、本例では、４つの二次電池セルについて記載しているが、４つに限定されるものではない。
第２のセルバランス部は、隣り合う二次電池セル３を充放電するためのインダクタＬ１〜Ｌ３を用いて、隣り合う二次電池セル３の電圧を順次均等にする。
【００３４】
二次電池セル３ａの電圧と二次電池セル３ｂの電圧を均等にする場合、第２のセルバランス部は、インダクタの一方の端子が、隣り合う二次電池セル３のうち二次電池セル３ａの負極端子と二次電池セル３ｂの正極端子とに接続される。また、二次電池セル３ａの正極端子とスイッチ素子ＳＷ１１（第３のスイッチ）の一方の端子が接続される。二次電池セル３ｂの負極端子とスイッチ素子ＳＷ１２（第４のスイッチ）の一方の端子が接続され、スイッチ素子ＳＷ１１の他方の端子とスイッチ素子ＳＷ１２の他方の端子とインダクタＬ１の他方の端子とが接続される。上記を二次電池セル３ａの電圧と二次電池セル３ｂの電圧を均等にする電圧均等回路と呼ぶ。図１では、スイッチ素子ＳＷ１１、ＳＷ１２を交互に断続して動作（導通状態と遮断状態を切り替える）させ、二次電池セル３ａと二次電池セル３ｂの電荷の移動をし、二次電池セル３ａと二次電池セル３ｂの各電圧を均等にする。このとき、他のスイッチ素子は遮断状態である。また、交互に断続して動作させる制御信号を、制御部１が、二次電池セル３ａの電圧と二次電池セル３ｂの電圧を均等にする電圧均等回路のスイッチ素子ＳＷ１１にパルス信号を出力し、スイッチ素子ＳＷ１２にパルス信号を反転させた反転パルス信号を出力する。パルス信号は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成する技術を用いて生成することが考えられる。
【００３５】
隣り合う二次電池セル３ａと二次電池セル３ｂの電圧が均等になると、次の隣り合う二次電池セル３ｂと二次電池セル３ｃを選択する。
二次電池セル３ｂの電圧と二次電池セル３ｃの電圧を均等するに場合は、スイッチ素子ＳＷ１３（第３のスイッチ）とスイッチ素子ＳＷ１４（第４のスイッチ）と用いる。図１では、スイッチ素子ＳＷ１３、ＳＷ１４を交互に断続して動作させ、二次電池セル３ｂと二次電池セル３ｃの電荷の移動をし、二次電池セル３ｂと二次電池セル３ｃの各電圧を均等にする。このとき、他のスイッチ素子は遮断状態にする。
【００３６】
二次電池セル３ｃの電圧と二次電池セル３ｄの電圧を均等するに場合は、スイッチ素子ＳＷ１５（第３のスイッチ）とスイッチ素子ＳＷ１６（第４のスイッチ）と用いる。図１では、スイッチ素子ＳＷ１５、ＳＷ１６を交互に断続して動作させ、二次電池セル３ｃと二次電池セル３ｄの電荷の移動をし、二次電池セル３ｃと二次電池セル３ｄの各電圧を均等にする。このとき、他のスイッチ素子は遮断状態にする。
【００３７】
上記処理を繰り返して全ての二次電池セル３ａ〜３ｄの電圧値が所定の範囲内になるとセルバランス処理を停止する。
なお、本例では、４つの二次電池セルについて記載しているが、４つに限定されるものではない。
【００３８】
充放電制御装置の動作について説明する。
図２は、充放電制御装置の動作の一実施例を示すフロー図である。
図２に示す動作は、セルバランスを行う際に開始される。ステップＳ１では、制御部１が上位のＣＰＵなどから送られてくる発電機／充電器信号を取得する。発電機／充電器信号は、充電器５に接続されているか否かを示す信号であり、充電器に接続されている場合、充電器に接続されていることを示すフラグなどを立てる。
【００３９】
図３の発電機／充電器信号に含まれる情報３１は、充電器５に接続されると「１」が記憶され、それ以外の場合には「０」が記憶される。図３は、実施形態で用いる情報のデータ構造の一実施例を示す図である。
【００４０】
ステップＳ２では、制御部１がスイッチ素子を切り替えて、電圧計測部２からキャパシタＣ１の電圧を示すキャパシタ電圧値Ｖｃを取得する。図３のスイッチ切替情報３２は、キャパシタ電圧値、二次電池セル電圧値を計測するときのスイッチの切り替え制御をする際に用いる情報である。スイッチ切替情報３２は、「スイッチ」「キャパシタ電圧値」「セル３ａ電圧値」「セル３ｂ電圧値」「セル３ｃ電圧値」「セル３ｄ電圧値」などの情報を有している。「スイッチ」には、スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１６、ＳＷ２１〜ＳＷ２８、ＳＷ３１〜ＳＷ３３、ＳＷ４１〜ＳＷ４４を識別する情報が記憶されている。本例では、「ＳＷ１１」〜「ＳＷ１６」「ＳＷ２１」〜「ＳＷ２８」「ＳＷ３１」〜「ＳＷ３３」「ＳＷ４１」〜「ＳＷ４４」が示されている。「キャパシタ電圧値」には、電圧計測部２がキャパシタ電圧値を取得する場合のスイッチ素子の状態が記憶されている。本例では、「ＳＷ３１」「ＳＷ３２」「ＳＷ３３」を導通状態にすることを示す「１」と、他のスイッチ素子を遮断状態にすることを示す「０」が記録されている。「セル３ａ電圧値」「セル３ｂ電圧値」「セル３ｃ電圧値」「セル３ｄ電圧値」には、電圧計測部２が各二次電池セル３の電圧値を取得する場合のスイッチ素子の状態が記憶されている。本例では、「セル３ａ電圧値」には、二次電池セル３ａの電圧値を取得する場合のスイッチ素子の状態が記憶され「ＳＷ２１」「ＳＷ２２」を導通状態にすることを示す「１」と、他のスイッチ素子を遮断状態にすることを示す「０」が記録されている。また、「セル３ｂ電圧値」には、二次電池セル３ｂの電圧値を取得する場合のスイッチ素子の状態が記憶され「ＳＷ２３」「ＳＷ２４」を導通状態にすることを示す「１」と、他のスイッチ素子を遮断状態にすることを示す「０」が記録されている。また、「セル３ｃ電圧値」には、二次電池セル３ｃの電圧値を取得する場合のスイッチ素子の状態が記憶され「ＳＷ２５」「ＳＷ２６」を導通状態にすることを示す「１」と、他のスイッチ素子を遮断状態にすることを示す「０」が記録されている。また、「セル３ｄ電圧値」には、二次電池セル３ｄの電圧値を取得する場合のスイッチ素子の状態が記憶され「ＳＷ２７」「ＳＷ２８」を導通状態にすることを示す「１」と、他のスイッチ素子を遮断状態にすることを示す「０」が記録されている。
【００４１】
そして、制御部１は取得したキャパシタ電圧値Ｖｃを図３の電圧値情報３３に記憶する。電圧値情報３３は、「キャパシタ電圧値」「セル３ａ電圧値」「セル３ｂ電圧値」「セル３ｃ電圧値」「セル３ｄ電圧値」などの情報を有する。「キャパシタ電圧値」にはキャパシタ電圧値Ｖｃが記憶され、「セル３ａ電圧値」には二次電池セル３ａの電圧値Ｖｂ１が記憶される。「セル３ｂ電圧値」には二次電池セル３ｂの電圧値Ｖｂ２が記憶され、「セル３ｃ電圧値」には二次電池セル３ｃの電圧値Ｖｂ３が記憶され、「セル３ｄ電圧値」には二次電池セル３ｄの電圧値Ｖｂ４が記憶される。
【００４２】
ステップＳ３では、制御部１がスイッチ素子を切り替えて、電圧計測部２から二次電池セル３各々の電圧値Ｖｂｘを取得する。ｘは１以上の整数で、本例ではｘは１〜４である。例えば、電圧値情報３３の「セル３ａ電圧値」に二次電池セル３ａの電圧値Ｖｂ１が記憶し、「セル３ｂ電圧値」に二次電池セル３ｂの電圧値Ｖｂ２を記憶し、「セル３ｃ電圧値」には二次電池セル３ｃの電圧値Ｖｂ３を記憶し、「セル３ｄ電圧値」には二次電池セル３ｄの電圧値Ｖｂ４が記憶される。
【００４３】
ステップＳ４では、制御部１が全ての二次電池セル３のうちの最大値Ｖｂｍａｘと、最小値Ｖｂｍｉｎを求める。例えば、電圧値情報３３の「セル３ａ電圧値」「セル３ｂ電圧値」「セル３ｃ電圧値」「セル３ｄ電圧値」を参照して最大値Ｖｂｍａｘと最小値Ｖｂｍｉｎを求める。そして、制御部１は取得した最大値Ｖｂｍａｘと最小値Ｖｂｍｉｎを図３の最大値／最小値情報３４に記憶する。最大値／最小値情報３４は、「最大値」「最小値」などの情報を有する。本例では、「最大値」にＶｂｍａｘが記憶され、「最小値」にＶｂｍｉｎが記憶される。
【００４４】
ステップＳ５では、制御部１が充電器５が充電可能な状態であるか否かを判定し、充電可能な状態であることが検知されていればステップＳ７（Ｙｅｓ）に移行し、充電可能でない状態であればステップＳ６（Ｎｏ）に移行する。なお、充放電制御装置が搭載されている装置に接続されたか否かを判定することで充電可能であるか否かを判定してもよい。図３の発電機／充電器信号に含まれる情報３１に「１」が記憶されている場合にはステップＳ７に移行する。
【００４５】
ステップＳ６では、制御部１がキャパシタ電圧値Ｖｃと最大値Ｖｂｍａｘを比較し、Ｖｃ≧Ｖｂｍａｘであるか否かを判定し、Ｖｃ≧ＶｂｍａｘであればステップＳ７（Ｙｅｓ）に移行し、Ｖｃ≧ＶｂｍａｘでなければステップＳ８（Ｎｏ）に移行する。例えば、電圧値情報３３のキャパシタ電圧値と最大値／最小値情報３４の最大値を比較して判定する。
【００４６】
ステップＳ７では、制御部１が第１のセルバランス処理を行う。ステップＳ８では、制御部１が第２のセルバランス処理を行う。
ステップＳ９では、制御部１が後述する図４において、充電をするために抽出した二次電池セル３すべての充電が完了したか否かを判定し、終了しているときはこの処理を終了（Ｙｅｓ）し、終了していないときはステップＳ８（Ｎｏ）に移行する。
【００４７】
第１のセルバランス処理について説明する。
図４は、第１のセルバランス処理の動作の一実施例を示すフロー図である。ステップＳ４０１では、制御部１が充電器５により充電をするか否かを判定し、充電器５でセルバランス（充電）する場合にはステップＳ４０２（Ｙｅｓ）に移行し、キャパシタＣ１によりセルバランスをする場合にはステップＳ４０３（Ｎｏ）に移行する。例えば、図３の発電機／充電器信号に含まれる情報３１に「１」が記憶されている場合にはステップＳ４０２に移行する。図３の発電機／充電器信号に含まれる情報３１に「０」が記憶されている場合にはステップＳ４０３に移行する。
【００４８】
ステップＳ４０２では、制御部１がスイッチ素子ＳＷ３３、ＳＷ４１、ＳＷ４３をオフ（遮断状態）にする制御信号とスイッチ素子ＳＷ３１、ＳＷ３２、ＳＷ４２、ＳＷ４４をオン（導通状態）にする制御信号とを出力する。充電器５を用いて第１のセルバランス処理を行う場合である。制御部１は、例えば、図５のセルバランス情報５１を参照して、制御信号を生成する。図５は、第１のセルバランスに用いる情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図５のセルバランス情報５１は、「スイッチ」「処理１」「処理２」「処理３」「処理４」などの情報を有している。「スイッチ」には、スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１６、ＳＷ２１〜ＳＷ２８、ＳＷ３１〜ＳＷ３３、ＳＷ４１〜ＳＷ４４を識別する情報が記憶されている。本例では、「ＳＷ１１」〜「ＳＷ１６」「ＳＷ２１」〜「ＳＷ２８」「ＳＷ３１」〜「ＳＷ３３」「ＳＷ４１」〜「ＳＷ４４」が示されている。「処理１」は、二次電池セル３ａに充電する場合のスイッチ素子の状態を示し、本例では、「ＳＷ２１」「ＳＷ２２」「ＳＷ３１」「ＳＷ３２」「ＳＷ４２」「ＳＷ４４」をオン（導通状態）にすることを示す「１」、他のスイッチ素子の状態をオフ（遮断状態）にすることを示す「０」が記憶されている。「処理２」は、二次電池セル３ｂに充電する場合のスイッチ素子の状態を示し、本例では、「ＳＷ２３」「ＳＷ２４」「ＳＷ３１」「ＳＷ３２」「ＳＷ４２」「ＳＷ４４」をオン（導通状態）にすることを示す「１」、他のスイッチ素子の状態をオフ（遮断状態）にすることを示す「０」が記憶されている。「処理３」は、二次電池セル３ｃに充電する場合のスイッチ素子の状態を示し、本例では、「ＳＷ２５」「ＳＷ２６」「ＳＷ３１」「ＳＷ３２」「ＳＷ４２」「ＳＷ４４」をオン（導通状態）にすることを示す「１」、他のスイッチ素子の状態をオフ（遮断状態）にすることを示す「０」が記憶されている。「処理４」は、二次電池セル３ｄに充電する場合のスイッチ素子の状態を示し、本例では、「ＳＷ２７」「ＳＷ２８」「ＳＷ３１」「ＳＷ３２」「ＳＷ４２」「ＳＷ４４」をオン（導通状態）にすることを示す「１」、他のスイッチ素子の状態をオフ（遮断状態）にすることを示す「０」が記憶されている。
【００４９】
ステップＳ４０３では、制御部１がスイッチ素子ＳＷ４１〜ＳＷ４４をオフ（遮断状態）にする制御信号とスイッチ素子ＳＷ３１〜ＳＷ３３をオン（導通状態）にする制御信号とを出力する。キャパシタＣ１を用いて第１のセルバランス処理を行う場合である。制御部１は、例えば、図５のセルバランス情報５２を参照して、制御信号を生成する。図５のセルバランス情報５２は、「スイッチ」「処理５」「処理６」「処理７」「処理８」などの情報を有している。「スイッチ」には、スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１６、ＳＷ２１〜ＳＷ２８、ＳＷ３１〜ＳＷ３３、ＳＷ４１〜ＳＷ４４を識別する情報が記憶されている。本例では、「ＳＷ１１」〜「ＳＷ１６」「ＳＷ２１」〜「ＳＷ２８」「ＳＷ３１」〜「ＳＷ３３」「ＳＷ４１」〜「ＳＷ４４」が示されている。「処理５」は、二次電池セル３ａに充電する場合のスイッチ素子の状態を示し、本例では、「ＳＷ２１」「ＳＷ２２」「ＳＷ３１」「ＳＷ３２」「ＳＷ３３」をオン（導通状態）にすることを示す「１」、他のスイッチ素子の状態をオフ（遮断状態）にすることを示す「０」が記憶されている。「処理６」は、二次電池セル３ｂに充電する場合のスイッチ素子の状態を示し、本例では、「ＳＷ２３」「ＳＷ２４」「ＳＷ３１」「ＳＷ３２」「ＳＷ３３」をオン（導通状態）にすることを示す「１」、他のスイッチ素子の状態をオフ（遮断状態）にすることを示す「０」が記憶されている。「処理７」は、二次電池セル３ｃに充電する場合のスイッチ素子の状態を示し、本例では、「ＳＷ２５」「ＳＷ２６」「ＳＷ３１」「ＳＷ３２」「ＳＷ３３」をオン（導通状態）にすることを示す「１」、他のスイッチ素子の状態をオフ（遮断状態）にすることを示す「０」が記憶されている。「処理８」は、二次電池セル３ｃに充電する場合のスイッチ素子の状態を示し、本例では、「ＳＷ２７」「ＳＷ２８」「ＳＷ３１」「ＳＷ３２」「ＳＷ３３」をオン（導通状態）にすることを示す「１」、他のスイッチ素子の状態をオフ（遮断状態）にすることを示す「０」が記憶されている。
【００５０】
ステップＳ４０４では、制御部１が最大値Ｖｂｍａｘと各二次電池セル３の電圧値との差（Ｖｓｕｂｘ←｜Ｖｂｍａｘ−Ｖｂｘ｜）を求める。ＶｓｕｂｘとＶｂｘのｘは、１以上の整数である。すなわち、最大値Ｖｂｍａｘと二次電池セル３ａの電圧値Ｖｂ１との差を求めて電圧差Ｖｓｕｂ１とする。最大値Ｖｂｍａｘと二次電池セル３ｂの電圧値Ｖｂ２との差を求めて電圧差Ｖｓｕｂ２とする。最大値Ｖｂｍａｘと二次電池セル３ｃの電圧値Ｖｂ３との差を求めて電圧差Ｖｓｕｂ３とする。最大値Ｖｂｍａｘと二次電池セル３ｄの電圧値Ｖｂ４との差を求めて電圧差Ｖｓｕｂ４とする。最大値Ｖｂｍａｘは、図３の最大値／最小値情報３４を参照する。各二次電池セル３の電圧値Ｖｂｘは、図３の電圧値情報３３を参照する。
【００５１】
また、制御部１は求めた電圧差Ｖｓｕｂｘを電圧差情報５３に記憶する。図５の電圧差情報５３は、「セル」「電圧差」「閾値」などの情報を有する。「セル」は、二次電池セル３を識別する情報である。本例では、二次電池セル３ａを示す「３ａ」、二次電池セル３ｂを示す「３ｂ」、二次電池セル３ｃを示す「３ｃ」、二次電池セル３ｄを示す「３ｄ」が記憶されている。「電圧差」は、最大値Ｖｂｍａｘと二次電池セル３の電圧値Ｖｂｘとの差が記憶されている。本例では、二次電池セル３ａに対応する電圧差を示す「Ｖｓｕｂ１」、二次電池セル３ｂに対応する電圧差を示す「Ｖｓｕｂ２」、二次電池セル３ｃに対応する電圧差を示す「Ｖｓｕｂ３」、二次電池セル３ｄに対応する電圧差を示す「Ｖｓｕｂ４」が記憶されている。「閾値」には、充電をするか否かを判定するために用いる値が記憶されている。
【００５２】
ステップＳ４０５では、制御部１が所定の閾値Ｖｒと各電圧差とを比較して、Ｖｓｕｂｘ≧Ｖｒとなる二次電池セル３を抽出する。所定の閾値Ｖｒは、充電をするか否かを判定するために用いる値で、最大値Ｖｂｍａｘと二次電池セル３の電圧値Ｖｂｘとの差が所定の閾値Ｖｒ以内のときは充電をしない。抽出された二次電池セル３は、例えば、記憶部６などに記憶する。
【００５３】
ステップＳ４０６では、制御部１がステップＳ４０５で抽出した二次電池セル３のうち最小電圧値の二次電池セル３に対応する１組のスイッチ素子をオンにする。制御部１は、例えば、最大値／最小値情報３４を参照して最小電圧値の二次電池セル３を検出し、検出した二次電池セル３に対応するスイッチ素子をオン（導通状態）にする制御信号を出力する。
【００５４】
ステップＳ４０７では、制御部１がステップＳ４０６で抽出した二次電池セル３の電圧値Ｖｂｘを、電圧計測部２から取得する。また、現在のキャパシタ電圧Ｖｃを取得する。
ステップＳ４０８では、制御部１が最大値ＶｂｍａｘとステップＳ４０７で取得した二次電池セル３の電圧値との差（Ｖｓｕｂ←｜Ｖｂｍａｘ−Ｖｂｘ｜）を求める。Ｖｂｘのｘは、ステップＳ４０７で取得した二次電池セル３を示す。最大値Ｖｂｍａｘは、図３の最大値／最小値情報３４を参照する。また、制御部１は求めた電圧差Ｖｓｕｂを電圧差情報５３に記憶する。
【００５５】
ステップＳ４０９では、制御部１が所定の閾値ＶｒとステップＳ４０８で求めた電圧差とを比較して、Ｖｒ＞Ｖｓｕｂとなる場合はステップＳ４１０（Ｙｅｓ）に移行し、Ｖｒ≦Ｖｓｕｂとなる場合はステップＳ４１２（Ｎｏ）に移行し、さらに充電をする。
【００５６】
ステップＳ４１０では、制御部１がステップＳ４０５で抽出した二次電池セル３すべての充電が完了したか否かを判定し、終了しているときはこの処理を終了（Ｙｅｓ）し、終了していないときはステップＳ４１１（Ｎｏ）に移行する。
【００５７】
ステップＳ４１１では、制御部１がステップＳ４０６でオンにした対応する１組のスイッチ素子をオフにする。
ステップＳ４１２では、制御部１が制御部１が所定の閾値ＶｒとステップＳ４０７で取得したキャパシタ電圧Ｖｃとを比較して、Ｖｃ＞Ｖｒとなる場合はステップＳ４０６（Ｙｅｓ）に移行し、Ｖｃ≦Ｖｒとなる場合はこの処理を終了（Ｙｅｓ）する。
【００５８】
上記第１のセルバランス処理をすることにより、二次電池セルの容量を増加させ、二次電池セルの電圧を均等にすることができるという効果を奏する。さらに、充電器５から最大値Ｖｂｍａｘに合わせて充電をするので、従来のパッシブ型のセルバランスと異なり、二次電池セルの放電をしないため、セルバランス後に二次電池セルの容量を増やすことができる。そのため、例えば車両の場合であれば航続距離を延長することができる。
【００５９】
また、充電器５を用いることで、充電時にセルバランスを行うことができる。
また、充電中以外であってもキャパシタＣ１を用いることにより、セルバランスを行うことができる。この場合においてもセルバランス後に二次電池セルの容量を増やすことができる。そのため、例えば車両の場合であれば航続距離を延長することができる。
【００６０】
第２のセルバランス処理について説明する。
図６は、第２のセルバランス処理の動作の一実施例を示すフロー図である。ステップＳ６０１では、制御部１がスイッチ素子ＳＷ１１、ＳＷ１２に所定の時間制御信号を出力する。
【００６１】
制御部１は、例えば、図７のセルバランス情報７１を参照して、制御信号を生成する。図７は、第２のセルバランスに用いる情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図７のセルバランス情報７１は、「スイッチ」「処理９」「処理１０」「処理１１」などの情報を有している。「スイッチ」には、スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１６、ＳＷ２１〜ＳＷ２８、ＳＷ３１〜ＳＷ３３、ＳＷ４１〜ＳＷ４４を識別する情報が記憶されている。本例では、「ＳＷ１１」〜「ＳＷ１６」「ＳＷ２１」〜「ＳＷ２８」「ＳＷ３１」〜「ＳＷ３３」「ＳＷ４１」〜「ＳＷ４４」が示されている。「処理９」は、二次電池セル３ａと３ｂの電圧値を均等にする場合のスイッチ素子の状態を示し、本例では、「ＳＷ１１」にパルス信号を出力し、「ＳＷ１２」に反転パルス信号を出力にする（Active）。他のスイッチ素子の状態をオフ（遮断状態）にすることを示す「０」が記憶されている。「処理１０」は、二次電池セル３ｂと３ｃの電圧値を均等にする場合のスイッチ素子の状態を示し、本例では、「ＳＷ１３」にパルス信号を出力し、「ＳＷ１４」に反転パルス信号を出力にする（Active）。他のスイッチ素子の状態をオフ（遮断状態）にすることを示す「０」が記憶されている。「処理１１」は、二次電池セル３ｃと３ｄの電圧値を均等にする場合のスイッチ素子の状態を示し、本例では、「ＳＷ１５」にパルス信号を出力し、「ＳＷ１６」に反転パルス信号を出力にする（Active）。他のスイッチ素子の状態をオフ（遮断状態）にすることを示す「０」が記憶されている。
【００６２】
ステップＳ６０２では、制御部１がスイッチ素子ＳＷ１３、ＳＷ１４に所定の時間だけ制御信号を出力する。ステップＳ６０３では、制御部１がスイッチ素子ＳＷ１５、ＳＷ１６に所定の時間だけ制御信号を出力する。
【００６３】
制御信号はパルス信号で、例えば、Pulse Width Modulation（ＰＷＭ）信号を生成する技術を用いて生成することが考えられる。
ステップＳ６０４では、制御部１が二次電池セル３の電圧値Ｖｂｘを電圧計測部２から取得する。本例では、二次電池セル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの電圧値Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３、Ｖｂ４を電圧計測部２から取得する。
【００６４】
ステップＳ６０５では、制御部１がステップＳ６０４で取得した電圧値Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３、Ｖｂ４のなかから最大値Ｖｂｍａｘと最小値Ｖｂｍｉｎを検出する。そして、制御部１は最大値Ｖｂｍａｘと最小値Ｖｂｍｉｎの電圧差を求める。すなわち、｜Ｖｂｍａｘ−Ｖｂｍｉｎ｜を求めて電圧差Ｖｓｕｂとする。例えば、記憶部６に記憶される図７の情報７２に電圧差Ｖｓｕｂと閾値を記憶することが考えられる。図７の情報７２は、「電圧差」「閾値」の情報を有している。「電圧差」には電圧差Ｖｓｕｂを記憶し、「閾値」にはセルバランスをするか否かを判定するために用いる所定の閾値Ｖｒが記憶される。
【００６５】
ステップＳ６０６では、制御部１が閾値Ｖｒと電圧差Ｖｓｕｂを比較し、Ｖｒ＞Ｖｓｕｂであればこの処理を終了（Ｙｅｓ）し、Ｖｒ≦ＶｓｕｂであればステップＳ６０１（Ｎｏ）に移行する。
【００６６】
上記第２のセルバランス処理をすることにより、充電中またはキャパシタＣ１に容量が不足していても、二次電池セルの電圧を均等にすることができるという効果を奏する。
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１  制御部
２  電圧計測部
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  二次電池セル
４  発電機
５  充電器
６  記憶部
Ｃ１  キャパシタ
Ｌ１  インダクタ
ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ１４、ＳＷ１５、ＳＷ１６  スイッチ素子
ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ２４、ＳＷ２５、ＳＷ２６、ＳＷ２７、ＳＷ２８  スイッチ素子
ＳＷ３１、ＳＷ３２、ＳＷ３３  スイッチ素子
ＳＷ４１、ＳＷ４２、ＳＷ４３、ＳＷ４４  スイッチ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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