(57)【要約】【課題】コスト等を好適に低減できる組電池の充放電回路を提供する。【解決手段】第1のモジュールＭ１の負極と第1のモジュール間電気経路ＬＭ１とを接続する経路には、第０のモジュール間スイッチＱＭ０が設けられ、また、高電圧バッテリ１０の低電位側から偶数番目の第（２ｋ）のモジュールＭ（２ｋ）（ｋ＝１，２，…，ｍ／２）の正極と第1のモジュール間電気経路ＬＭ１とを接続する経路には、第（２ｋ）のモジュール間スイッチＱＭ（２ｋ）が設けられている。さらに、高電圧バッテリ１０の低電位側から奇数番目の第（２ｋ−１）のモジュールＭ（２ｋ−１）の正極と第２のモジュール間電気経路ＬＭ２とを接続する経路には、第（２ｋ−１）のモジュール間スイッチＱＭ（２ｋ−１）が設けられている。加えて、第1，第２のモジュール間電気経路ＬＭ１，ＬＭ２は、第１〜第４の変換スイッチＳ１〜Ｓ４にてモジュール間コンデンサＣｍに接続可能とされている。【選択図】      図１
2014087084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個又は隣接する複数個の電池セルである単位電池（Ｍｉ，Ｃｉｊ：ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）の直列接続体としての組電池（１０）に適用され、
電気エネルギを蓄える蓄電手段（Ｃｍ，Ｃｃ）と、
前記組電池を構成する複数の前記単位電池のうち低電位側から偶数番目の単位電池（Ｍ（２ｋ），Ｃｉ（２ｐ）：ｋ＝１〜ｍ／２，ｐ＝１〜ｎ／２）の正極端子のそれぞれ及び該組電池の負極端子と第１の電気経路（ＬＭ１，ＬＣ１）とを接続する経路のそれぞれに設けられてかつ、該経路を開閉すべく開閉操作される第１の開閉手段（ＱＭ０，ＱＭ（２ｋ），ＱＣ０，ＱＣ（２ｐ））と、
前記組電池を構成する複数の前記単位電池のうち低電位側から奇数番目の単位電池（Ｍ（２ｋ−１），Ｃｉ（２ｐ−１））の正極端子のそれぞれと第２の電気経路（ＬＭ２，ＬＣ２）とを接続する経路のそれぞれに設けられてかつ、該経路を開閉すべく開閉操作される第２の開閉手段（ＱＭ（２ｋ−１），ＱＣ（２ｐ−１））と、
前記蓄電手段の両端のうちいずれかと前記第１の電気経路とを選択的に接続する第1の接続手段（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６）と、
前記蓄電手段の両端のうちいずれかと前記第２の電気経路とを選択的に接続する第２の接続手段（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８）と、
を備えることを特徴とする組電池の充放電回路。
【請求項２】
複数の前記単位電池の中から、奇数個の単位電池を電力供給元の単位電池として選択し、また、奇数個の単位電池を電力供給先の単位電池として選択する選択手段（２０，４２）と、
前記電力供給元の単位電池から前記蓄電手段を介して前記電力供給先の単位電池へと電力を供給すべく、前記第１の開閉手段、前記第２の開閉手段、前記第１の接続手段及び前記第２の接続手段を開閉操作する操作手段（２０，４２）と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の組電池の充放電回路。
【請求項３】
前記選択手段は、前記電力供給元の単位電池として、該単位電池に蓄えられた電気エネルギと正の相関を有するパラメータの値が高い水準の単位電池を少なくとも選択し、また、前記電力供給先の単位電池として、前記パラメータの値が低い水準の単位電池を少なくとも選択することを特徴とする請求項２記載の組電池の充放電回路。
【請求項４】
複数の前記単位電池のそれぞれの電圧を検出する電圧検出手段（４４，４６）を更に備え、
前記選択手段は、前記電力供給元の単位電池として、前記電圧検出手段によって検出された電圧の最大値に対応する単位電池を含む単位電池を選択することを特徴とする請求項３記載の組電池の充放電回路。
【請求項５】
前記選択手段は、前記電力供給元の単位電池として、前記最大値に対応する単位電池を含んでかつ直列接続された複数の単位電池を選択することを特徴とする請求項４記載の組電池の充放電回路。
【請求項６】
複数の前記単位電池のそれぞれの電圧を検出する電圧検出手段（４４，４６）を更に備え、
前記選択手段は、前記電力供給先の単位電池として、前記電圧検出手段によって検出された電圧の最小値に対応する単位電池を含む単位電池を選択することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の組電池の充放電回路。
【請求項７】
前記選択手段は、前記電力供給先の単位電池として、前記最小値に対応する単位電池のみを選択することを特徴とする請求項６記載の組電池の充放電回路。
【請求項８】
前記第１の接続手段は、
前記蓄電手段の両端のうち一方と前記第１の電気経路との間を開閉する第１のスイッチング素子（Ｓ１，Ｓ５）と、
前記蓄電手段の両端のうち他方と前記第１の電気経路との間を開閉する第２のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ６）と、
を備え、
前記第２の接続手段は、
前記蓄電手段の両端のうち一方と前記第２の電気経路との間を開閉する第３のスイッチング素子（Ｓ３，Ｓ７）と、
前記蓄電手段の両端のうち他方と前記第２の電気経路との間を開閉する第４のスイッチング素子（Ｓ４，Ｓ８）と、
を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の組電池の充放電回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１個又は隣接する複数個の電池セルである単位電池の直列接続体としての組電池に適用される組電池の充放電回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の回路としては、下記特許文献１に見られるように、組電池を構成する複数の単位電池（電池セル）のそれぞれの端子電圧をトランスを介して均等化するものが知られている。詳しくは、この充放電回路は、組電池の出力側に接続されたトランスの１次側コイルと、電池セルのそれぞれに接続されたトランスの２次側コイルと、２次側コイルの電流の流通を調節するコンバータ回路とを備えている。上記充放電回路によれば、複数の電池セルのそれぞれの電気エネルギによって最も端子電圧の低い電池セルを集中的に充電し、電池セルの端子電圧のばらつきを低減させる電圧均等化処理を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１７６４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、電圧均等化処理を行うために充放電回路にトランスが備えられると、充放電回路のコストや規模が増大する懸念がある。
【０００５】
なお、こうした問題は、電圧均等化処理が行われる充放電回路に限らず、電池セルの何らかの充放電処理が行われる充放電回路であれば同様に生じ得る。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コストや規模を好適に低減させることのできる新たな組電池の充放電回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、１個又は隣接する複数個の電池セルである単位電池（Ｍｉ，Ｃｉｊ：ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）の直列接続体としての組電池（１０）に適用され、電気エネルギを蓄える蓄電手段（Ｃｍ，Ｃｃ）と、前記組電池を構成する複数の前記単位電池のうち低電位側から偶数番目の単位電池（Ｍ（２ｋ），Ｃｉ（２ｐ）：ｋ＝１〜ｍ／２，ｐ＝１〜ｎ／２）の正極端子のそれぞれ及び該組電池の負極端子と第１の電気経路（ＬＭ１，ＬＣ１）とを接続する経路のそれぞれに設けられてかつ、該経路を開閉すべく開閉操作される第1の開閉手段（ＱＭ０，ＱＭ（２ｋ），ＱＣ０，ＱＣ（２ｐ））と、前記組電池を構成する複数の前記単位電池のうち低電位側から奇数番目の単位電池（Ｍ（２ｋ−１），Ｃｉ（２ｐ−１））の正極端子のそれぞれと第２の電気経路（ＬＭ２，ＬＣ２）とを接続する経路のそれぞれに設けられてかつ、該経路を開閉すべく開閉操作される第２の開閉手段（ＱＭ（２ｋ−１），ＱＣ（２ｐ−１））と、前記蓄電手段の両端のうちいずれかと前記第１の電気経路とを選択的に接続する第1の接続手段（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６）と、前記蓄電手段の両端のうちいずれかと前記第２の電気経路とを選択的に接続する第２の接続手段（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、上記構成を採用することで、蓄電手段を介した単位電池の電荷の充電や放電をトランスを備えることなく行うことができる。また、上記構成を採用することで、蓄電手段を介して単位電池の電荷の充電や放電を行うための第１，第２の開閉手段の数を低減させることもできる。このため、上記発明によれば、充放電回路のコストや規模を好適に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第1の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるモジュール内調整ユニットの構成図。
【図３】同実施形態にかかるモジュール間の電圧均等化処理の手順を示す流れ図。
【図４】同実施形態にかかる充電処理時の電池セルの選択パターン等を示す図。
【図５】同実施形態にかかる放電処理時のスイッチの操作パターンを示す図。
【図６】同実施形態にかかる電池セル間の電圧均等化処理の手順を示す流れ図。
【図７】同実施形態にかかる電圧均等化処理の一例を示すタイムチャート。
【図８】同実施形態にかかる電圧均等化処理の効果を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる組電池の充放電回路を、車載主機として回転機を備える車両（例えば、ハイブリッド車や電気自動車）の２次電池に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図示されるように、高電圧バッテリ１０は、電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの直列接続体としての組電池であり、その端子電圧が例えば百Ｖ以上となるものである。高電圧バッテリ１０の正極端子及び負極端子は、車載主機としての回転機（モータジェネレータ）に接続される電力変換回路の入力端子に接続される。電池セルＣｉｊ（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）は、リチウムイオン電池等の２次電池である。電池セルＣ１１〜Ｃｍｎは、個体差を除き、互いに等しい構成である。なお、本実施形態では、「ｍ」，「ｎ」を偶数とする。また、高電圧バッテリ１０の負極電位は、車体電位とは相違する電位に設定されている。詳しくは、本実施形態では、高電圧バッテリ１０の正極電位と負極電位との中央値が車体電位となるように設定されている。これは、高電圧バッテリ１０の正極及び負極間に一対のコンデンサの直列接続体や一対の抵抗体の直列接続体を接続するとともに、上記コンデンサ同士または抵抗体同士の接続点を車体に接続することで行うことができる。
【００１２】
電池セルＣ１１〜Ｃｍｎは、隣接するｎ（＞２）個ずつが同一グループとされモジュール化されている。ここで、第ｉのモジュールＭｉは、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎからなる。
【００１３】
第１〜第ｍのモジュールＭ１〜Ｍｍのそれぞれは、モジュール間コンデンサＣｍに電気的に接続可能とされている。詳しくは、第1のモジュールＭ１の負極端子と第1のモジュール間電気経路ＬＭ１とを接続する経路には、第０のモジュール間スイッチＱＭ０が設けられている。また、高電圧バッテリ１０を構成するモジュールのうち低電位側から偶数番目のモジュールである第（２ｋ）のモジュールＭ（２ｋ）（ｋ＝１，２，…，ｍ／２）の正極端子と第1のモジュール間電気経路ＬＭ１とを接続する経路には、第（２ｋ）のモジュール間スイッチＱＭ（２ｋ）が設けられている。さらに、高電圧バッテリ１０を構成するモジュールのうち低電位側から奇数番目のモジュールである第（２ｋ−１）のモジュールＭ（２ｋ−１）の正極端子と第２のモジュール間電気経路ＬＭ２とを接続する経路には、第（２ｋ−１）のモジュール間スイッチＱＭ（２ｋ−１）が設けられている。
【００１４】
第1のモジュール間電気経路ＬＭ１には、第１の変換スイッチＳ１を介してモジュール間コンデンサＣｍの一端が接続され、また、第２の変換スイッチＳ２を介してモジュール間コンデンサＣｍの他端が接続されている。一方、第２のモジュール間電気経路ＬＭ２には、第３の変換スイッチＳ３を介してモジュール間コンデンサＣｍの両端のうち第１の変換スイッチＳ１側が接続され、また、第４の変換スイッチＳ４を介してモジュール間コンデンサＣｍの両端のうち第２の変換スイッチＳ２側が接続されている。
【００１５】
ここで、これらスイッチＱＭ０〜ＱＭｍ，Ｓ１〜Ｓ４は、電子操作されない場合にスイッチの両端のうち一方から他方及び他方から一方への電流の流通を阻止する機能を有する。本実施形態では、これらスイッチＱＭ０〜ＱＭｍ，Ｓ１〜Ｓ４として、ソース同士が接続された一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。なお、ソース同士を接続するのは、ＭＯＳＦＥＴがソースに対するゲートの電位差に応じて駆動されることに鑑み、単一のゲート信号で一対のＭＯＳＦＥＴを容易に駆動するためである。
【００１６】
これらスイッチＱＭ０〜ＱＭｍ，Ｓ１〜Ｓ４について、一対のＭＯＳＦＥＴのソース同士は互いに短絡され、また、ゲート同士も互いに短絡されている。上記ソース及びゲートのそれぞれには、フォトカプラＰＭ０〜ＰＭｍ，ＰＳ１〜ＰＳ４の２次側の一対の端子のそれぞれが接続されている。本実施形態では、フォトカプラＰＭ０〜ＰＭｍ，ＰＳ１〜ＰＳ４として、電圧を出力するタイプのものを採用している。これは、フォトカプラＰＭ０〜ＰＭｍ，ＰＳ１〜ＰＳ４の２次側に上記スイッチＱＭ０〜ＱＭｍ，Ｓ１〜Ｓ４を駆動するための電源を設けないための設定である。なお、図１では、フォトカプラＰＭ１〜ＰＭｍ，ＰＳ１〜ＰＳ４の詳細な図示を省略している。
【００１７】
上記フォトカプラＰＭ０〜ＰＭｍ，ＰＳ１〜ＰＳ４の１次側には、電子制御装置（ＥＣＵ２０）が接続されている。ＥＣＵ２０は、高電圧バッテリ１０よりも端子電圧の低い補機バッテリ３０を電源とし、その動作の基準電位を、高電圧バッテリ１０の負極電位とは相違する電位（車体電位）とする。
【００１８】
ちなみに、上記モジュール間コンデンサＣｍの静電容量は、モジュール間コンデンサＣｍの充電電圧が高電圧バッテリ１０の正常時の端子電圧に一致する際、高電圧バッテリ１０よりも充電エネルギ量が非常に小さくなるように設定されている。
【００１９】
ＥＣＵ２０は、インターフェース２２を介して第１〜第ｍのモジュール内調整ユニットＵ１〜Ｕｍのそれぞれから出力される信号を受信し、受信された信号に基づき、第０〜第ｍのモジュール間スイッチＱＭ０〜ＱＭｍと、第１〜第４の変換スイッチＳ１〜Ｓ４とを操作する。また、ＥＣＵ２０は、インターフェース２２を介して、これらモジュール内調整ユニットＵ１〜Ｕｍのそれぞれに、充電状態を調整する旨の指令信号を出力する。なお、インターフェース２２は、フォトカプラ等によって構成すればよい。
【００２０】
図２に、モジュール内調整ユニットＵ１〜Ｕｍの構成を示す。
【００２１】
図示されるように、モジュール内調整ユニットＵｉは、電池セルＣｉｊのそれぞれと電気的に接続可能とされているモジュール内コンデンサＣｃ、第０〜第ｎのモジュール内スイッチＱＣ０〜ＱＣｎ及び第５〜第８の変換スイッチＳ５〜Ｓ８を備えている。
【００２２】
詳しくは、第１の電池セルＣｉ１の負極端子と第1のモジュール内電気経路ＬＣ１とを接続する経路には、第０のモジュール内スイッチＱＣ０が設けられている。また、モジュールＭｉを構成する電池セルのうち低電位側から偶数番目の電池セルである第（２ｐ）の電池セルＣｉ（２ｐ）（ｐ＝１，２，…，ｎ／２）の正極端子と第1のモジュール内電気経路ＬＣ１とを接続する経路には、第（２ｐ）のモジュール内スイッチＱＣ（２ｐ）が設けられている。さらに、モジュールＭｉを構成する電池セルのうち低電位側から奇数番目の電池セルである第（２ｐ−１）の電池セルＣｉ（２ｐ−１）の正極端子と第２のモジュール内電気経路ＬＣ２とを接続する経路には、第（２ｐ−１）のモジュール内スイッチＱＣ（２ｐ−１）が設けられている。
【００２３】
第1のモジュール内電気経路ＬＣ１には、第５の変換スイッチＳ５を介してモジュール内コンデンサＣｃの一端が接続され、また、第６の変換スイッチＳ６を介してモジュール内コンデンサＣｃの他端が接続されている。一方、第２のモジュール内電気経路ＬＣ２には、第７の変換スイッチＳ７を介してモジュール内コンデンサＣｃの両端のうち第５の変換スイッチＳ５側が接続され、また、第８の変換スイッチＳ８を介してモジュール内コンデンサＣｃの両端のうち第６の変換スイッチＳ６側が接続されている。
【００２４】
ちなみに、本実施形態では、これらスイッチＱＣ０〜ＱＣｎ，Ｓ５〜Ｓ８として、上述したスイッチＱＭ０〜ＱＭｍ，Ｓ１〜Ｓ４と同様に、ソース同士が接続された一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。また、これらスイッチＱＣ０〜ＱＣｎ，Ｓ５〜Ｓ８のそれぞれには、フォトカプラＰＣ０〜ＰＣｎ，ＰＳ５〜ＰＳ８の２次側の一対の端子のそれぞれが接続されている。本実施形態では、フォトカプラＰＣ０〜ＰＣｎ，ＰＳ５〜ＰＳ８として、上述したフォトカプラＰＭ０〜ＰＭｍ，ＰＳ１〜ＰＳ４と同様に、電圧を出力するタイプのものを用いている。
【００２５】
なお、モジュール内コンデンサＣｃの静電容量は、モジュール内コンデンサＣｃの充電電圧が単一のモジュールＭｉの正常時の端子電圧に一致する際、単一のモジュールＭｉよりも充電エネルギ量が非常に小さくなるように設定されている。
【００２６】
上記フォトカプラＰＣ０〜ＰＣｎ，ＰＳ５〜ＰＳ８の１次側には、マイクロコンピュータ（マイコン４０）が接続されている。マイコン４０は、中央処理装置（ＣＰＵ４２）を備えるソフトウェア処理手段である。マイコン４０は、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのそれぞれの端子電圧を検出すべく、それらの正極端子及び負極端子のそれぞれと接続されている。すなわち、電池セルＣｉｊの正極端子は、抵抗体Ｒｊを介してマイコン４０に接続され、電池セルＣｉｊの負極端子は、抵抗体を介すことなくマイコン４０に接続されている。また、電池セルＣｉｊには、抵抗体Ｒｊを介してコンデンサＣｊが接続されている。これら抵抗体Ｒｊ及びコンデンサＣｊは、ローパスフィルタの機能を有するＲＣ回路を構成する。
【００２７】
ここで、ＲＣ回路は、抵抗体Ｒｊ及びコンデンサＣｊからなるものと、抵抗体Ｒｎ及びコンデンサＣ１〜Ｃｎからなるものとがある。そして、抵抗体Ｒｊ及びコンデンサＣｊからなるＲＣ回路は、電池セルＣｉｊの端子電圧を出力する手段となり、その出力電圧は、マイコン４０内のアナログデジタル変換器４４によってデジタルデータに変換され、ＣＰＵ４２に取り込まれる。一方、抵抗体Ｒｎ及びコンデンサＣ１〜ＣｎからなるＲＣ回路は、モジュールＭｉの端子電圧を出力する手段となり、その出力電圧は、マイコン４０内のアナログデジタル変換器４６によってデジタルデータに変換され、ＣＰＵ４２に取り込まれる。ＣＰＵ４２は、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのそれぞれの端子電圧やモジュールＭｉの端子電圧を、先の図１に示したインターフェース２２を介してデジタル信号としてＥＣＵ２０に出力する。
【００２８】
なお、アナログデジタル変換器４４の耐圧は、モジュールＭｉの端子電圧の最大値よりも低くなっている。そこで、アナログデジタル変換器４４を過度に高い電圧から保護すべく、コンデンサＣｊにツェナーダイオードＺＤｊが並列接続されている。ここで、ツェナーダイオードＺＤｊのブレークダウン電圧は、電池セルＣｉｊの端子電圧の想定される最大値よりも大きくてかつ、アナログデジタル変換器４４の耐圧よりも低い値に設定されている。
【００２９】
次に、図３及び図４を用いて、本実施形態にかかる電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの端子電圧のばらつきを低減する電圧均等化処理について説明する。この処理は、モジュールＭｉ内の電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの端子電圧のばらつきを低減する処理と、モジュールＭ１〜Ｍｍの端子電圧のばらつきを低減する処理とからなる。
【００３０】
図３に、モジュールＭｉ内の電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの端子電圧のばらつきを低減する処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ２０の指令に応じて、ＣＰＵ４２によって例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００３１】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、第ｉのモジュールＭｉを構成する電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのそれぞれの電圧Ｖｉ１〜Ｖｉｎを検出する。これら電圧は、先の図２に示したアナログデジタル変換器４４によって検出することができる。
【００３２】
続くステップＳ１２では、上記ステップＳ１０における検出値に基づき、第ｉのモジュールＭｉを構成する電池セルの中から、端子電圧が最高の電池セル（以下、最高電圧セルＣｍａｘ）と、端子電圧が最低の電池セル（以下、最低電圧セルＣｍｉｎ）とを特定する。
【００３３】
続くステップＳ１４では、最高電圧セルＣｍａｘの端子電圧Ｖｍａｘ及び最低電圧セルＣｍｉｎの端子電圧Ｖｍｉｎの電位差が第１の規定値Ｖｅ１（＞０）を超えたか否かを判断する。本実施形態では、第１の規定値Ｖｅ１を、アナログデジタル変換器４４を介してＣＰＵ４２に入力される信号の最小分解能以上に設定する。この処理は、電池セルの端子電圧のばらつきが小さく、電圧均等化処理を実行する必要がない状況下においてこの処理が実行されることで、電池セルの端子電圧が変動する現象（ハンチング）の発生を抑制するための処理である。
【００３４】
ステップＳ１４において肯定判断された場合には、ステップＳ１６に進み、最高電圧セルＣｍａｘを含む電力供給元の電池セルＣｄｉｓを複数選択する。本実施形態では、電力供給元の電池セルＣｄｉｓとして、最高電圧セルＣｍａｘを含む３つの電池セルを選択する。具体的には、図４に示すように、最高電圧セルＣｍａｘをＣｉｒ（ｒ＝１，２，…，ｎ）とすると、基本的には、最高電圧セルＣｉｒと、最高電圧セルＣｉｒに隣接する一対の電池セルＣｉ（ｒ−１），Ｃｉ（ｒ＋１）とを電力供給元の電池セルＣｄｉｓとして選択する。ただし、「ｒ＝１」（最高電圧セルＣｍａｘがＣｉ１）の場合、最高電圧セルＣｍａｘの負極端子側に隣接する電池セルが存在しないことから、電力供給元の電池セルＣｄｉｓとして、電池セルＣｉ１〜Ｃｉ３を選択する。また、「ｒ＝ｎ」（最高電圧セルＣｍａｘがＣｉｎ）の場合、最高電圧セルＣｍａｘの正極端子側に隣接する電池セルが存在しないことから、電力供給元の電池セルＣｄｉｓとして、電池セルＣｉ（ｎ−２）〜Ｃｉｎを選択する。
【００３５】
本ステップにおいて電力供給元の電池セルＣｄｉｓを複数選択することで、後述する放電処理時において、モジュール内コンデンサＣｃから電力供給先の電池セルへ供給される充電電流を大きくすることができ、電池セルの端子電圧の均等化に要する時間を短縮することができる。
【００３６】
先の図３に戻り、続くステップＳ１８では、モジュール内コンデンサＣｃの充電処理を開始する。ここで、充電処理は、先の図４に示すように、最高電圧セルＣｉｒに基づき、以下（Ａ−１）〜（Ａ−４）のようにモジュール内スイッチ及び第５〜第８の変換スイッチＳ５〜Ｓ８を操作する処理である。
【００３７】
（Ａ−１）「ｒ＝１」の場合、第０のモジュール内スイッチＱＣ０及び第３のモジュール内スイッチＱＣ３と、第６の変換スイッチＳ６及び第７の変換スイッチＳ７とをオン操作する。
【００３８】
（Ａ−２）「２≦ｒ＜ｎ」であってかつ「ｒが偶数」の場合、第（ｒ−２）のモジュール内スイッチＱＣ（ｒ−２）及び第（ｒ＋１）のモジュール内スイッチＱＣ（ｒ＋１）と、第６の変換スイッチＳ６及び第７の変換スイッチＳ７とをオン操作する。
【００３９】
（Ａ−３）「３≦ｒ＜ｎ」であってかつ「ｒが奇数」の場合、第（ｒ−２）のモジュール内スイッチＱＣ（ｒ−２）及び第（ｒ＋１）のモジュール内スイッチＱＣ（ｒ＋１）と、第５の変換スイッチＳ５及び第８の変換スイッチＳ８とをオン操作する。
【００４０】
（Ａ−４）「ｒ＝ｎ」の場合、第（ｎ−３）のモジュール内スイッチＱＣ（ｎ−３）及び第ｎのモジュール内スイッチＱＣｎと、第５の変換スイッチＳ５及び第８の変換スイッチＳ８とをオン操作する。
【００４１】
ここで、例えば、最高電圧セルＣｍａｘが電池セルＣｉ（ｎ−１）となる場合の充電処理は、上記（Ａ−３）に示したように、第ｎのモジュール内スイッチＱＣｎ、第（ｎ−３）のモジュール内スイッチＱＣ（ｎ−３）、第５の変換スイッチＳ５及び第８の変換スイッチＳ８をオン操作する処理となる。これにより、電池セルＣｉ（ｎ−２）〜Ｃｉｎの直列接続体、第ｎのモジュール内スイッチＱＣｎ、第1のモジュール内電気経路ＬＣ１、第５の変換スイッチＳ５、モジュール内コンデンサＣｃ、第８の変換スイッチＳ８、第２のモジュール内電気経路ＬＣ２及び第（ｎ−３）のモジュール内スイッチＱＣ（ｎ−３）からなる閉回路が形成されてモジュール内コンデンサＣｃの充電が開始される。
【００４２】
ちなみに、本実施形態では、モジュール内コンデンサＣｃの両端のうち第５の変換スイッチＳ５側の極性が正となるように第５〜第８の変換スイッチＳ５〜Ｓ８が操作される。
【００４３】
先の図３の説明に戻り、続くステップＳ２０では、上記ステップＳ１８の充電処理が開始されてから第１の規定時間Ｔ１が経過するまで待機する。ここで、第１の規定時間Ｔ１は、電力供給元の電池セルＣｄｉｓの電気エネルギによってモジュール内コンデンサＣｃの充電が完了したと想定される時間に設定される。
【００４４】
続くステップＳ２２では、上記ステップＳ１８の処理においてオン操作されたスイッチをオフ操作に切り替えることでモジュール内コンデンサＣｃの充電処理を終了する。
【００４５】
続くステップＳ２４では、モジュール内コンデンサＣｃの放電処理を開始する。本実施形態では、電力供給先の電池セルを最低電圧セルＣｍｉｎのみとする。そして、放電処理は、電力供給先の最低電圧セルＣｍｉｎをＣｉｑ（ｑ＝１，２，…，ｎ）とすると、図５に示すように、第（ｑ−１）のモジュール内スイッチＱＣ（ｑ−１）及び第ｑのモジュール内スイッチＱＣｑをオン操作してかつ、最低電圧セルＣｉｑに基づき以下（Ｂ−１），（Ｂ−２）のように第５〜第８の変換スイッチＳ５〜Ｓ８を操作する処理となる。
【００４６】
（Ｂ−１）「ｑが奇数」の場合、第６の変換スイッチＳ６及び第７の変換スイッチＳ７をオン操作する。
【００４７】
（Ｂ−２）「ｑが偶数」の場合、第５の変換スイッチＳ５及び第８の変換スイッチＳ８をオン操作する。
【００４８】
ここで、例えば、最低電圧セルＣｍｉｎが電池セルＣｉ１となる場合の充電処理は、上記（Ｂ−１）に示したように、第０のモジュール内スイッチＱＣ０、第１のモジュール内スイッチＱＣ１、第６の変換スイッチＳ６及び第７の変換スイッチＳ７をオン操作する処理となる。これにより、モジュール内コンデンサＣｃ、第７の変換スイッチＳ７、第２のモジュール内電気経路ＬＣ２、第１のモジュール内スイッチＱＣ１、電池セルＣｉ１、第０のモジュール内スイッチＱＣ０、第1のモジュール内電気経路ＬＣ１及び第６の変換スイッチＳ６からなる閉回路が形成され、モジュール内コンデンサＣｃに蓄えられた電気エネルギが放電されて電池セルＣｉ１が充電される。
【００４９】
ちなみに、放電処理において、電力供給先の電池セルは、電力供給元の電池セルＣｄｉｓのうち一部の電池セルと重複し得る。
【００５０】
先の図３の説明に戻り、続くステップＳ２６では、上記ステップＳ２４の放電処理が開始されてから第２の規定時間Ｔ２が経過するまで待機する。ここで、第２の規定時間Ｔ２は、モジュール内コンデンサＣｃに蓄えられた電気エネルギによって最低電圧セルＣｍｉｎの充電が完了したと想定される時間に設定される。
【００５１】
続くステップＳ２８では、上記ステップＳ２４の処理でオン操作されたスイッチをオフ操作に切り替えることで放電処理を終了する。
【００５２】
なお、上記ステップＳ１４において否定判断された場合や、ステップＳ２８の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００５３】
続いて、図６に、モジュールＭｉの端子電圧のばらつきを低減する処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００５４】
この一連の処理では、まずステップＳ３０において、第１〜第ｍのモジュールＭ１〜Ｍｍのそれぞれの端子電圧ＶＭ１〜ＶＭｍを検出する。この処理は、モジュール内調整ユニットＵｉのアナログデジタル変換器４６によって検出されたモジュールＭｉの端子電圧ＶＭｉを取得する処理となる。
【００５５】
続くステップＳ３２では、高電圧バッテリ１０を構成するモジュールの中から、端子電圧が最高のモジュール（以下、最高電圧モジュールＭｍａｘ）と、端子電圧が最低のモジュール（以下、最低電圧モジュールＭｍｉｎ）とを特定する。
【００５６】
続くステップＳ３４では、最高電圧モジュールＭｍａｘの端子電圧ＶＭｍａｘ及び最低電圧モジュールＭｍｉｎの端子電圧ＶＭｍｉｎの電位差が第２の規定値Ｖｅ２（＞０）を超えたか否かを判断する。本実施形態では、第２の規定値Ｖｅ２を、アナログデジタル変換器４６等を介してＥＣＵ２０に入力される電圧信号の最小分解能以上に設定する。この処理は、先の図３のステップＳ１４の処理と同様の趣旨で設けられる処理である。
【００５７】
ステップＳ３４において肯定判断された場合には、ステップＳ３６に進み、最高電圧モジュールＭｍａｘを含む電力供給元のモジュールＭｄｉｓを複数選択する。本実施形態では、先の図３のステップＳ１６の処理と同様に、電力供給元のモジュールＭｄｉｓとして、基本的には、最高電圧モジュールＭｍａｘと、これに隣接する一対のモジュールとを選択する。ただし、最高電圧モジュールＭｍａｘがＭ１の場合、最高電圧モジュールＭｍａｘの負極端子側に隣接するモジュールが存在しないことから、電力供給元のモジュールＭｄｉｓとして、モジュールＭ１〜Ｍ３を選択する。また、最高電圧モジュールＭｍａｘがＭｍの場合、最高電圧モジュールＭｍａｘの正極端子側に隣接するモジュールが存在しないことから、電力供給元のモジュールＭｄｉｓとして、モジュールＭ（ｍ−２）〜Ｍｍを選択する。
【００５８】
続くステップＳ３８では、モジュール間コンデンサＣｍの充電処理を開始する。ここで、充電処理は、先の図３のステップＳ１８の処理と同様に、最高電圧モジュールＭｍａｘをＭｔ（ｔ＝１，２，…，ｍ）とすると、最高電圧モジュールＭｔに基づき以下（Ｃ−１）〜（Ｃ−４）のようにモジュール間スイッチ及び第１〜第４の変換スイッチＳ１〜Ｓ４を操作する処理である。
【００５９】
（Ｃ−１）「ｔ＝１」の場合、第０のモジュール間スイッチＱＭ０及び第３のモジュール間スイッチＱＭ３と、第２の変換スイッチＳ２及び第３の変換スイッチＳ３とをオン操作する。
【００６０】
（Ｃ−２）「２≦ｔ＜ｍ」であってかつ「ｔが偶数」の場合、第（ｔ−２）のモジュール間スイッチＱＭ（ｔ−２）及び第（ｔ＋１）のモジュール間スイッチＱＭ（ｔ＋１）と、第２の変換スイッチＳ２及び第３の変換スイッチＳ３をオン操作する。
【００６１】
（Ｃ−３）「３≦ｔ＜ｍ」であってかつ「ｔが奇数」の場合、第（ｔ−２）のモジュール間スイッチＱＭ（ｔ−２）及び第（ｔ＋１）のモジュール間スイッチＱＭ（ｔ＋１）と、第１の変換スイッチＳ１及び第４の変換スイッチＳ４とをオン操作する。
【００６２】
（Ｃ−４）「ｔ＝ｍ」の場合、第（ｍ−３）のモジュール間スイッチＱＭ（ｍ−３）及び第ｍのモジュール間スイッチＱＭｍと、第１の変換スイッチＳ１及び第４の変換スイッチＳ４とをオン操作する。
【００６３】
続くステップＳ４０では、上記ステップＳ３８の充電処理が開始されてから第３の規定時間Ｔ３が経過するまで待機する。ここで、第３の規定時間Ｔ３は、電力供給元のモジュールＭｄｉｓの電気エネルギによってモジュール間コンデンサＣｍの充電が完了したと想定される時間に設定される。
【００６４】
続くステップＳ４２では、上記ステップＳ３８の処理においてオン操作されたスイッチをオフ操作に切り替えることでモジュール間コンデンサＣｍの充電処理を終了する。
【００６５】
続くステップＳ４４では、モジュール間コンデンサＣｍの放電処理を開始する。本実施形態では、電力供給先のモジュールＭｄｉｓとして最低電圧モジュールＭｍｉｎのみを選択する。そして、放電処理は、先の図３のステップＳ２４の処理と同様に行う。詳しくは、電力供給先の最低電圧モジュールＭｍｉｎをＭｕ（ｕ＝１，２，…，ｍ）とすると、放電処理は、第（ｕ−１）のモジュール間スイッチＱＭ（ｕ−１）及び第ｕのモジュール間スイッチＱＭｕをオン操作してかつ、最低電圧モジュールＭｕに基づき以下（Ｄ−１），（Ｄ−２）のように第１〜第４の変換スイッチＳ１〜Ｓ４を操作する処理となる。
【００６６】
（Ｄ−１）「ｕが奇数」の場合、第２の変換スイッチＳ２及び第３の変換スイッチＳ３をオン操作する。
【００６７】
（Ｄ−２）「ｕが偶数」の場合、第１の変換スイッチＳ１及び第４の変換スイッチＳ４をオン操作する。
【００６８】
続くステップＳ４６では、上記ステップＳ４４の放電処理が開始されてから第４の規定時間Ｔ４が経過するまで待機する。ここで、第４の規定時間Ｔ４は、モジュール間コンデンサＣｍに蓄えられた電気エネルギによって最低電圧モジュールＭｍｉｎの充電が完了したと想定される時間に設定される。
【００６９】
続くステップＳ４８では、上記ステップＳ４４の処理でオン操作されたスイッチをオフ操作に切り替えることで放電処理を終了する。
【００７０】
なお、上記ステップＳ３４において否定判断された場合や、ステップＳ４８の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００７１】
次に、図７に、電圧均等化処理のうち電池セルの端子電圧のばらつきを低減させる処理の一例を示す。詳しくは、図７（ａ）は、モジュール内コンデンサＣｃに流れる電流Ｉｃ及びモジュール内コンデンサＣｃの充電電圧Ｖｃの推移を示し、図７（ｂ）は、充電処理で用いられるスイッチの操作状態の推移を示し、図７（ｃ）は、放電処理で用いられるスイッチの操作状態の推移を示す。なお、図７では、電池セルの数が６つの場合において、電力供給元の電池セルをＣｉ４〜Ｃｉ６とし、電力供給先の電池セルをＣｉ１としている。
【００７２】
続いて、図８に、電池セル数を６つとする場合における上記電圧均等化処理による効果の一例を示す。この処理によれば、電池セルの端子電圧を速やかに均等化できる。
【００７３】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００７４】
（１）モジュール内コンデンサＣｃ、第０〜第ｎのモジュール内スイッチＱＣ０〜ＱＣｎ、第1のモジュール内電気経路ＬＣ１、第２のモジュール内電気経路ＬＣ２及び第５〜第８の変換スイッチＳ５〜Ｓ８を備える充放電回路を採用した。このため、上記特許文献１に記載された技術とは異なり、高価なトランスを備えることなく電池セルの端子電圧を均等化することができる。このため、高電圧バッテリ１０の充放電回路のコストや規模を低減させることができる。
【００７５】
ちなみに、モジュール内コンデンサＣｃを介して電池セルの端子電圧を均等化する構成として、以下の構成を採用することも考えられる。詳しくは、第５〜第８の変換スイッチＳ５〜Ｓ８を除去してかつ、モジュール内コンデンサＣｃの一端に第1のモジュール内電気経路ＬＣ１を直接接続し、モジュール内コンデンサＣｃの他端に第２のモジュール内電気経路ＬＣ２を直接接続する。そして、各電池セルの正極端子のそれぞれを一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴの直列接続体を介して第1のモジュール内電気経路ＬＣ１に接続してかつ、各電池セルの負極端子のそれぞれを一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴの直列接続体を介して第２のモジュール内電気経路ＬＣ２に接続する。
【００７６】
しかしながら、こうした構成の場合、電池セルの数が非常に多いことから、電池セルと上記電気経路とを接続する一対のＭＯＳＦＥＴの数が非常に多くなる。これに対し、本実施形態によれば、第５〜第８の変換スイッチＳ５〜Ｓ８が追加されるものの、電池セル及び上記電気経路を接続する一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴの直列接続体の数を略半減させることができる。このため、充放電回路のコストや規模をいっそう低減させることができる。
【００７７】
（２）モジュール間コンデンサＣｍ、第０〜第ｍのモジュール間スイッチＱＭ０〜ＱＭｍ、第1のモジュール間電気経路ＬＭ１、第２のモジュール間電気経路ＬＭ２及び第１〜第４の変換スイッチを備える充放電回路を採用した。このため、上記（１）の効果の欄で説明したのと同様に、充放電回路のコストや規模を好適に低減させることができる。
【００７８】
（３）電圧均等化処理において、電力供給元の電池セルＣｄｉｓ（モジュールＭｄｉｓ）として、最高電圧セルＣｍａｘ（最高電圧モジュールＭｍａｘ）を含んでかつ隣接する３つの電池セル（モジュール）を選択した。このため、放電処理時にモジュール内コンデンサＣｃ（モジュール間コンデンサＣｍ）から最低電圧セルＣｍｉｎ（最低電圧モジュールＭｍｉｎ）に供給される充電電流を大きくすることができ、電池セル（モジュール）の端子電圧の均等化に要する時間を短縮することができる。
【００７９】
（４）電圧均等化処理において、電力供給先の電池セル（モジュール）として、最低電圧セルＣｍｉｎ（最低電圧モジュールＭｍｉｎ）のみを選択した。このため、最も電圧の低い電池セル（モジュール）の端子電圧を迅速に上昇させることができ、複数の電池セル（モジュール）の端子電圧のうち最大値及び最小値の差を速やかに小さくできる。
【００８０】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８１】
本実施形態では、電圧均等化処理において、電力供給元の電池セルＣｄｉｓ又はモジュールＭｄｉｓの選択手法を変更する。詳しくは、電力供給元の電池セルＣｄｉｓ又はモジュールＭｄｉｓとして、最高電圧セルＣｍａｘ又は最高電圧モジュールＭｍａｘのみを選択する。
【００８２】
ちなみに、この場合、充電処理におけるスイッチの操作パターンは、電池セルの端子電圧のばらつきを低減させる処理を例に説明すると、先の図５に示した放電処理のスイッチの操作パターンと同じになる。
【００８３】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の（１），（２），（４）の効果を得ることができる。
【００８４】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００８５】
・上記各実施形態において、高電圧バッテリ１０を構成するモジュールの数「ｍ」や、モジュールを構成する電池セルの数「ｎ」を奇数としてもよい。
【００８６】
・「選択手段」としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、電力供給元の単位電池（電池セル又はモジュール）として、複数の単位電池の平均電圧よりも高い単位電池を選択してかつ、電力供給先の単位電池として、上記平均電圧よりも低い単位電池を選択してもよい。この場合、電力供給先及び電力供給元のそれぞれの単位電池の数が奇数であることを要するため、例えば、上記平均電圧近傍の端子電圧を有する単位電池を電力供給元及び電力供給先のいずれかに割り振ったり、選択された単位電池を電力供給元又は電力供給先からはずしたりする処理を行えばよい。
【００８７】
また、「選択手段」によって選択される電力供給元及び電力供給先のそれぞれの数を、固定せず、可変設定してもよい。具体的には例えば、充電処理及び放電処理の一対の処理の一周期における電力供給先の単位電池への充電電流を大きくしたいほど、電力供給元の単位電池の数と電力供給先の単位電池の数の差の絶対値が大きくなるように、これら単位電池の数を可変設定すればよい。
【００８８】
・「選択手段」によって選択される電力供給元の単位電池の数としては、３つに限らず、５以上の奇数個であってもよい。また、電力供給先の単位電池の数としては、３以上の奇数個であってもよい。さらに、電力供給先の単位電池の数を電力供給元の単位電池の数よりも多くしてもよい。
【００８９】
・「単位電池に蓄えられた電気エネルギと正の相関を有するパラメータ」としては、電池セルの端子電圧に限らない。例えば、電池セルの充電率（ＳＯＣ：満充電量に対する実際の充電量の比率）や充電量であってもよい。ちなみに、電池セルの充電率は、例えば、電池セルの端子電圧の検出値、電流量及び各電池セルの内部抵抗情報に基づき算出された電池セルの開放端電圧と、開放端電圧及び充電率が関係付けられた情報とから算出すればよい。また、充電量は、上記充電率に電池セルの満充電量を乗算することで算出すればよい。
【００９０】
・先の図３に示した充電処理において、モジュール内コンデンサＣｃの両端のうち第５の変換スイッチＳ５側の極性が負となるように第５〜第８の変換スイッチＳ５〜Ｓ８を操作してもよい。この場合、電力供給先の最低電圧セルＣｍｉｎをＣｉｑ（ｑ＝１，２，…，ｎ）とすると、放電処理において、「ｑが偶数」の場合に第６の変換スイッチＳ６及び第７の変換スイッチＳ７をオン操作し、「ｑが奇数」の場合に第５の変換スイッチＳ５及び第８の変換スイッチＳ８をオン操作すればよい。なお、先の図６に示した充電処理についても同様である。
【００９１】
・「操作手段」としては、電圧均等化処理を行うものに限らない。例えば、高電圧バッテリ１０の温度が低い場合、電池セル間やモジュール間で充放電処理を繰り返すことで高電圧バッテリ１０の温度を上昇させる昇温制御処理を行うものであってもよい。この場合、充放電電流が大きいほど、電池セルの内部抵抗による発熱量が大きくなって温度上昇速度が高くなる。このため、高電圧バッテリ１０の温度が低いほど、電力供給元の電池セルの数を多くしたり、電力供給先の電池セルの数を少なくしたりしてもよい。この場合であっても、昇温制御処理を行うための第１，第２の開閉手段の数を低減させることはできる。なお、昇温制御処理においては、電力供給元として選択される単位電池（電池セル又はモジュール）のそれぞれの端子電圧（単位電池に蓄えられた電気エネルギと正の相関を有するパラメータ）が、電力供給先として選択される単位電池のそれぞれの端子電圧よりも高い水準にあることを要しない。つまり、電力供給元として選択される１又は複数の電池セルの両端の電圧が、電力供給先として選択される１又は複数の電池セルの両端の電圧よりも高ければよい。
【００９２】
・「組電池の充放電回路」としては、蓄電手段を介して単位電池間で充放電が行われるものに限らない。例えば、蓄電手段に交流電圧が印加されるように第１，第２の開閉手段及び第１，第２の接続手段を開閉操作する処理が行われるものであってもよい。この処理によれば、高電圧バッテリ１０の直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を蓄電手段を介して外部に出力することができる。この場合であっても、上記処理を行うための第１，第２の開閉手段の数を低減させることはできる。
【００９３】
・モジュール内スイッチ、モジュール間スイッチ及び第１〜第８の変換スイッチとしては、一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴの直列接続体に限らない。例えば、一対のＰチャネルＭＯＳＦＥＴの直列接続体であってもよい。この場合、一対のＭＯＳＦＥＴの駆動を容易にすべく、ソース同士を短絡させればよい。もっとも、一対のＭＯＳＦＥＴのドレイン同士を短絡させてもよい。この場合、単一のゲート信号によって一対のＭＯＳＦＥＴを駆動させることが困難となるものの、ＭＯＳＦＥＴのボディーダイオードを介した電流の流通を阻止することはできる。また、例えば、モジュール内スイッチ等を、一対のＩＧＢＴと、一対のＩＧＢＴのそれぞれに逆並列接続されたダイオードとからなるものとしてもよい。
【００９４】
・「蓄電手段」としては、コンデンサに限らず、これと同様な機能を有するものであれば、他の手段であってもよい。
【００９５】
・「電池セル」としては、リチウムイオン等の２次電池に限らず、例えば燃料電池であってもよい。
【００９６】
・本発明の適用対象としては、車載組電池に限らない。
【符号の説明】
【００９７】
１０…高電圧バッテリ、Ｍｉ（ｉ＝１〜ｍ）…モジュール、Ｃｉｊ（ｊ＝１〜ｎ）…電池セル、Ｃｍ…モジュール間コンデンサ、Ｃｃ…モジュール内コンデンサ、ＬＭ１…第1のモジュール間電気経路、ＬＭ２…第２のモジュール間電気経路、ＬＣ１…第1のモジュール内電気経路、ＬＣ２…第２のモジュール内電気経路、ＱＭ０，ＱＭｉ…モジュール間スイッチ、ＱＣ０，ＱＣｊ…モジュール内スイッチ、Ｓ１〜Ｓ８…第１〜第８の変換スイッチ。
【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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【図８】
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