(57)【要約】【課題】直列接続された複数個の蓄電素子（セル）の電圧を均等化させるセルバランス装置及び方法に関し、セルバランスの動作効率を向上させ、セルバランスに要する時間の短縮化を図る。【解決手段】直列接続されたセルＣｅ１〜Ｃｅ５に対し、セルの接続点にインダクタＬ１２〜Ｌ４５の一端を接続し、他端を該セルの他端にスイッチ素子Ｓｗ１２〜Ｓｗ５４を介して接続し、該スイッチ素子のオン／オフ制御により、隣接セル間で電荷を移動させ、各セルの電圧を均等化する。直列接続のセルを、列順を維持した２つのグループに分けて、各グループ内のセルの平均電圧を計算（１−１）し、該２つのグループの平均電圧を比較（１−２）し、該比較結果を基に、平均電圧の高いグループの境界に位置するセルから、平均電圧の低いグループの境界に位置する隣接セルへ電荷を移動させるよう、スイッチ素子のオン／オフ制御（１−３）を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された少なくとも３個の蓄電素子（以下「セル」という）に対し、隣接するセルの接続点にインダクタの一端を接続し、該インダクタの他端を、該隣接するセルの他端にそれぞれスイッチ素子を介して接続し、該スイッチ素子のオン／オフ制御により、隣接するセル間で電荷を移動させ、各セルの電圧を均等化するセルバランス装置において、
前記直列接続された複数のセルを、該直列接続の列順を維持したまま、２つのグループに分けて、各グループ内のセルの平均電圧を計算する平均電圧計算手段と、
前記平均電圧計算手段で計算した２つのグループの平均電圧同士を比較する平均電圧比較手段と、
前記平均電圧比較手段の比較結果を基に、前記平均電圧の高いグループの境界に位置するセルから、前記平均電圧の低いグループの境界に位置する隣接セルへ、電荷を移動させるよう、前記スイッチ素子のオン／オフ制御を行うオン／オフ制御手段と、
を備えたことを特徴とするセルバランス装置。
【請求項２】
直列接続された少なくとも３個の蓄電素子（以下「セル」という）に対し、隣接するセルの接続点にインダクタの一端を接続し、該インダクタの他端を、該隣接するセルの他端にそれぞれスイッチ素子を介して接続し、該スイッチ素子のオン／オフ制御により、隣接するセル間で電荷を移動させ、各セルの電圧を均等化するセルバランス装置において、
前記直列接続された複数のセルを、該直列接続の列順を維持したまま、２つのグループに分けて、一方のグループのセルの平均電圧と全セルの平均電圧とを計算する平均電圧計算手段と、
前記平均電圧計算手段で計算した一方のグループの平均電圧と全セルの平均電圧とを比較する平均電圧比較手段と、
前記平均電圧比較手段の比較結果を基に、一方のグループの平均電圧が全セルの平均電圧より高いときは、該一方のグループの境界に位置するセルから、他方のグループの境界に位置する隣接セルへ電荷を移動させ、前記一方のグループの平均電圧が全セルの平均電圧より低いときは、該一方のグループの境界に位置するセルへ、前記他方のグループの境界に位置する隣接セルから電荷を移動させるよう、前記スイッチ素子のオン／オフ制御を行うオン／オフ制御手段と、
を備えたことを特徴とするセルバランス装置。
【請求項３】
前記直列接続された複数のセルを、該直列接続の列順を維持したまま、順々に２つのグループに分けたそれぞれの２グループの境界に位置する隣接セルに対する前記電荷の移動のための、前記オン／オフ制御手段によるスイッチ素子のオン／オフ制御を、それぞれのグループの境界位置の隣接セルの電荷移動に対して、同時に又は並行して実施させる制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のセルバランス装置。
【請求項４】
直列接続された少なくとも３個の蓄電素子（以下「セル」という）に対し、隣接するセルの接続点にインダクタの一端を接続し、該インダクタの他端を、該隣接するセルの他端にそれぞれスイッチ素子を介して接続した回路を用い、該スイッチ素子のオン／オフ制御により、隣接するセル間で電荷を移動させ、各セルの電圧を均等化するセルバランス方法において、
前記直列接続された複数のセルを、該直列接続の列順を維持したまま、２つのグループに分けて、各グループ内のセルの平均電圧を計算するステップと、
前記２つのグループのセルの平均電圧同士を比較するステップと、
前記比較の結果を基に、前記平均電圧の高いグループの境界に位置するセルから、前記平均電圧の低いグループの境界に位置する隣接セルへ、電荷を移動させるよう、前記スイッチ素子のオン／オフ制御を行うステップと、
を含むことを特徴とするセルバランス方法。
【請求項５】
直列接続された少なくとも３個の蓄電素子（以下「セル」という）に対し、隣接するセルの接続点にインダクタの一端を接続し、該インダクタの他端を、該隣接するセルの他端にそれぞれスイッチ素子を介して接続した回路を用い、該スイッチ素子のオン／オフ制御により、隣接するセル間で電荷を移動させ、各セルの電圧を均等化するセルバランス方法において、
前記直列接続された複数のセルを、該直列接続の列順を維持したまま、２つのグループに分けて、一方のグループのセルの平均電圧と全セルの平均電圧とを計算するステップと、
前記一方のグループのセルの平均電圧と前記全セルの平均電圧とを比較するステップと、
前記比較の結果を基に、前記一方のグループの平均電圧が前記全セルの平均電圧より高いときは、該一方のグループの境界に位置するセルから、他方のグループの境界に位置する隣接セルへ電荷を移動させ、前記一方のグループの平均電圧が全セルの平均電圧より低いときは、該一方のグループの境界に位置するセルへ、前記他方のグループの境界に位置する隣接セルから電荷を移動させるよう、前記スイッチ素子のオン／オフ制御を行うステップと、
を含むことを特徴とするセルバランス方法。
【請求項６】
前記直列接続された複数のセルを、該直列接続の列順を維持したまま、順々に２つのグループに分けたそれぞれの２グループの境界に位置する隣接セルに対する前記電荷の移動のための、前記スイッチ素子のオン／オフ制御を、それぞれのグループの境界位置の隣接セルの電荷移動に対して、同時に又は並行して実施させることを特徴とする請求項４又は５に記載のセルバランス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列接続された複数個の蓄電素子（以下「セル」という）の電圧を均等化させるセルバランス装置及びセルバランス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数個のセルを直列接続したバッテリでは、電力の有効利用や長寿命化を図るために各セルの電圧を均等化するセルバランスが行われる。セルバランスを行うために、各セルと並列に抵抗を接続し、該抵抗を介して高電圧のセルを放電させる手法があるが、この手法は、抵抗で放電電流を消費させることによる電流損失が大きくなるという問題がある。
【０００３】
そこで、複数個のセルの各電圧を低損失で均等化させるセルバランス回路として、抵抗を用いることなく、スイッチ素子とインダクタとを用いた回路が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００４】
図５は、スイッチ素子とインダクタとを用いてセルバランスを行う回路の一例を示している。図５において、Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３，Ｃｅ４，Ｃｅ５はセル、Ｌ１２，Ｌ２３，Ｌ３４，Ｌ４５はインダクタ、Ｓｗ１２，Ｓｗ２１，Ｓｗ２３，Ｓｗ３２，Ｓｗ３４，Ｓｗ４３，Ｓｗ４５，Ｓｗ５４はスイッチ素子、Ｄ２１，Ｄ１２，Ｄ３２，Ｄ２３，Ｄ４３，Ｄ３４，Ｄ５４，Ｄ４５はスイッチ素子に逆並列に接続されたダイオードである。
【０００５】
図５に示すように、５個の同一容量のセルＣｅ１〜Ｃｅ５を直列に接続し、この直列回路の各セルＣｅ１〜Ｃｅ５と並列にスイッチ素子Ｓｗ１２〜Ｓｗ５４が接続される。即ち、セルＣｅ１にはスイッチ素子Ｓｗ１２が、セルＣｅ２にはスイッチ素子Ｓｗ２１，Ｓｗ２３が、セルＣｅ３にはスイッチ素子Ｓｗ３２，Ｓｗ３４が、セルＣｅ４にはスイッチ素子Ｓｗ４３，Ｓｗ４５が、セルＣｅ５にはスイッチ素子Ｓｗ５４が、それぞれ並列に接続される。
【０００６】
そして、インダクタＬ１２は一端がセルＣｅ１，Ｃｅ２の接続点に接続され、他端がスイッチ素子Ｓｗ１２，Ｓｗ２１の接続点に接続される。インダクタＬ２３は一端がセルＣｅ２，Ｃｅ３の接続点に接続され、他端がスイッチ素子Ｓｗ２３，Ｓｗ３２の接続点に接続される。インダクタＬ３４は一端がセルＣｅ３，Ｃｅ４の接続点に接続され、他端がスイッチ素子Ｓｗ３４，Ｓｗ４３の接続点に接続される。インダクタＬ４５は一端がセルＣｅ４，Ｃｅ５の接続点に接続され、他端がスイッチ素子Ｓｗ４５，Ｓｗ５４の接続点に接続される。
【０００７】
このようなセルバランス回路において、隣接する２個ずつのセルＣｅ１とＣｅ２、Ｃｅ２とＣｅ３、Ｃｅ３とＣｅ４、Ｃｅ４とＣｅ５をそれぞれ１組とし、各組内のセル同士で電荷を移動し合うための４組のスイッチングコンバータＳＣ１２，ＳＣ２３，ＳＣ３４，ＳＣ４５が構成される。これら４組のスイッチングコンバータＳＣ１２，ＳＣ２３，ＳＣ３４，ＳＣ４５に対して、それぞれ、各組内の２個のセルの電圧を比較し、電圧が高い方のセルに並列接続されたスイッチ素子を導通状態（オン）にし、電圧が低い方のセルに並列接続されたスイッチ素子を遮断状態（オフ）にし、各組ごとにセルの電圧が均等となるように制御する。
【０００８】
例えば、セルＣｅ１とセルＣｅ２の組において、セルＣｅ１の電圧がセルＣｅ２の電圧より高いとすると、スイッチ素子Ｓｗ１２をオンにし、スイッチＳｗ２１をオフにする。スイッチ素子Ｓｗ１２がオンになると、セルＣｅ１→スイッチ素子Ｓｗ１２→インダクタＬ１２→セルＣｅ１の閉ループが形成され、セルＣｅ１からインダクタＬ１２に電気エネルギーが移行する。
【０００９】
その後、スイッチ素子Ｓｗ１２をオフにし、スイッチＳｗ２１をオンにすると、インダクタＬ１２に移行された電気エネルギーは、ダイオードＤ１２を通した閉回路によりセルＣｅ２に移行する。このような動作により、高電圧のセルＣｅ１から低電圧のセルＣｅ２に電荷が移動し、セルＣｅ１の電圧とセルＣｅ２の電圧とを均等化することができる。
【００１０】
逆に、セルＣｅ１とセルＣｅ２との組において、セルＣｅ２の電圧が高く、セルＣｅ１の電圧が低い場合には、スイッチ素子Ｓｗ２１をオンにし、スイッチ素子Ｓｗ１２をオフにする。すると、セルＣｅ２→インダクタＬ１２→スイッチ素子Ｓｗ２１→セルＣｅ２の閉ループが形成され、セルＣｅ２からインダクタＬ１２に電気エネルギーが移行する。
【００１１】
その後、スイッチ素子Ｓｗ２１をオフにし、スイッチＳｗ１２をオンにすると、インダクタＬ１２に移行した電気エネルギーは、ダイオードＤ２１を通した閉回路によりセルＣｅ１に移行し、セルＣｅ２からセルＣｅ１に電荷が移動し、セルＣｅ１の電圧とセルＣｅ２の電圧とを均等化することができる。
【００１２】
隣接するセルＣｅ２とセルＣｅ３との組、セルＣｅ３とセルＣｅ４との組、及びセルＣｅ４とセルＣｅ５との組においても、それぞれ上述の動作と同様に、各組ごとに２個のセルの電圧を均等化させ、抵抗による電流消費を伴うことなく、直列列接続された各セルの電圧が等しくなるようセルバランスを行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−２２０３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
多数（３個以上）のセルが直列接続されたバッテリに対して、スイッチングコンバータによる従来のセルバランスは、隣接する２つのセル同士で電圧を比較し、その比較結果により電荷移動の方向を決定し、それによってスイッチングコンバータの駆動・停止を行うものである。そのため、周辺のセルの電圧変動の影響を逐一受け、隣接セルで電圧の高低が反転を繰り返したり、電荷の無駄な往復移動を繰り返したりするなど、全体として効率良く電荷移動が行われず、セルバランスに多くの時間を要するものとなっていた。上記課題に鑑み、本発明は、セルバランスの動作効率を向上させ、セルバランスに要する時間の短縮化を図ることができるセルバランス装置及びセルバランス方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るセルバランス装置は、直列接続された少なくとも３個の蓄電素子（セル）に対し、隣接するセルの接続点にインダクタの一端を接続し、該インダクタの他端を、該隣接するセルの他端にそれぞれスイッチ素子を介して接続し、該スイッチ素子のオン／オフ制御により、隣接するセル間で電荷を移動させ、各セルの電圧を均等化するセルバランス装置において、前記直列接続された複数のセルを、該直列接続の列順を維持したまま、２つのグループに分けて、各グループ内のセルの平均電圧を計算する平均電圧計算手段と、前記平均電圧計算手段で計算した２つのグループの平均電圧同士を比較する平均電圧比較手段と、前記平均電圧比較手段の比較結果を基に、前記平均電圧の高いグループの境界に位置するセルから、前記平均電圧の低いグループの境界に位置する隣接セルへ、電荷を移動させるよう、前記スイッチ素子のオン／オフ制御を行うオン／オフ制御手段と、を備えたものである。
【００１６】
このような構成により、駆動するスイッチングコンバータのインダクタを境にして、全セルを２つのグループに分け、該２つのグループの平均電圧を比較して電荷の移動方向を決定するため、セルバランスのための電荷の移動方向が、バッテリ全体におけるセル電圧の偏りに基づいて一意に決定され、セルバランスのための電荷の移動量を最少に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、セルバランスのための電荷の移動方向が、周辺のセルの電圧変動に影響されることなく、一意に決定されるため、隣接セルで電荷の無駄な往復移動を繰り返すことがなく、電荷の移動量を最少に抑え、効率良くセルバランスを行うことができ、セル電圧の均等化効率の向上及びセルバランスに要する時間の短縮化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるセルバランス装置の構成例を示す図である。
【図２】２グループに分けたセルのグループ毎の平均電圧の一例を示す図である。
【図３】本発明によるセルバランス方法の第１の実施例を示す図である。
【図４】本発明によるセルバランス方法の第２の実施例を示す図である。
【図５】セルバランスを行う回路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して実施の形態について詳細に説明する。以下の実施の形態で、５個の直列接続のセルに対するセルバランスの動作例について説明するが、本発明は、これに限定されるものではなく、少なくとも３個以上の直列接続セルに対するセルバランスに適用可能である。
【００２０】
図１はセルバランス装置の構成例を示す。図１において、各スイッチングコンバータＳＣ１２，ＳＣ２３，ＳＣ３４，ＳＣ４５の構成及びその動作は、図５を参照して説明した構成及び動作と同様であるので重複した説明は省略する。
【００２１】
本発明によるセルバランス装置は、駆動するスイッチングコンバータのインダクタを境にして、全セルを２つのグループに分け、該２つのグループの平均電圧を比較して電荷の移動方向を決定し、該移動方向に電荷を移動させるために、２グループの平均電圧計算部１−１と、２グループの平均電圧比較部１−２と、スイッチ素子オン／オフ制御部１−３、制御部１−４とを備える。
【００２２】
２グループの平均電圧計算部１−１は、各セルＣｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３，Ｃｅ４，Ｃｅ５の電圧測定手段（図示省略）から各セルＣｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３，Ｃｅ４，Ｃｅ５のセル電圧を入力する。２グループの平均電圧計算部１−１は、直列接続された少なくとも３個のセルを、該直列接続の列順を維持したまま、順次、２つのグループに分け、各グループ内のセルの平均電圧を計算する。
【００２３】
２グループの平均電圧比較部１−２は、２グループの平均電圧計算部１−１で計算した２つのグループの平均電圧を比較する。スイッチ素子オン／オフ制御部１−３は、２グループの平均電圧比較部１−２の比較結果を基に、平均電圧の高いグループの境界に位置するセルから、平均電圧の低いグループの境界に位置する隣接セルへ、電荷を移動させるよう、スイッチ素子のオン／オフ制御を行う。
【００２４】
また、２グループの平均電圧計算部１−１は、直列接続された少なくとも３個のセルを、該直列接続の順番を維持したまま、順次、２つのグループに分け、一方のグループのセルの平均電圧と全セルの平均電圧とを計算する構成とし、また、２グループの平均電圧比較部１−２は、一方のグループの平均電圧と全セルの平均電圧とを比較する構成としてもよい。
【００２５】
その場合、スイッチ素子オン／オフ制御部１−３は、一方のグループの平均電圧が全セルの平均電圧より高いときには、一方のグループの境界に位置するセルから、他方のグループの境界に位置する隣接セルへ電荷を移動させ、該一方のグループの平均電圧が全セルの平均電圧より低いときには、該一方のグループの境界に位置するセルへ、他方のグループの境界に位置する隣接セルから電荷を移動させるよう、スイッチ素子のオン／オフ制御を行う。
【００２６】
制御部１−４は、上述した各機能部１−１〜１−３の動作を制御し、スイッチ素子オン／オフ制御部１−３に対して、それぞれのグループの境界に位置する隣接セルの電荷移動のためのスイッチ素子のオン／オフ制御のタイミングを制御する。
【００２７】
図２はセルＣｅ１〜セルＣｅ５を２グループに分けたとき、グループ毎のセルの平均電圧の一例を示している。このグループ分けは、直列接続された５個のセルＣｅ１〜Ｃｅ５を、該直列接続の列順を維持したまま、順々に、２つのグループに分ける。そして、各グループ内のセルの平均電圧を計算する。ここで、セル全体の平均電圧を基準電圧０Ｖとし、セルＣｅ１は−１Ｖ、セルＣｅ２は−２Ｖ、セルＣｅ３は＋１Ｖ、セルＣｅ４は＋３Ｖ、セルＣｅ５は−１Ｖであったとする。
【００２８】
図２の（ａ）は、セルＣｅ１のみのグループと、セルＣｅ２〜セルＣｅ５のグループとに分けたとき、セルＣｅ１のみのグループの平均電圧−１Ｖ、セルＣｅ２〜セルＣｅ５のグループの平均電圧＋０．２５Ｖと計算された例を示している。（この場合、グループの境界はセルＣｅ１とセルＣｅ２との間である。セルＣｅ１とセルＣｅ２はグループの境界に位置するセルであり、また、２グループの境界に位置する隣接セルでもある。）
図２の（ｂ）は、セルＣｅ１〜セルＣｅ２のグループと、セルＣｅ３〜セルＣｅ５のグループとに分けたとき、セルＣｅ１〜セルＣｅ２のグループの平均電圧−１．５Ｖ、セルＣｅ３〜セルＣｅ５のグループの平均電圧＋１Ｖと計算された例を示している。（この場合、グループの境界はセルＣｅ２とセルＣｅ３との間である。セルＣｅ２とセルＣｅ３はグループの境界に位置するセルであり、また、２グループの境界に位置する隣接セルでもある。）
図２の（ｃ）は、セルＣｅ１〜セルＣｅ３のグループと、セルＣｅ４〜セルＣｅ５のグループとに分けたとき、セルＣｅ１〜セルＣｅ３のグループの平均電圧−０．６７Ｖ、セルＣｅ４〜セルＣｅ５のグループの平均電圧＋１Ｖと計算された例を示している。
【００２９】
図２の（ｄ）は、セルＣｅ１〜セルＣｅ４のグループと、セルＣｅ５のみのグループとに分けたとき、セルＣｅ１〜セルＣｅ４のグループの平均電圧＋０．２５Ｖ、セルＣｅ５のみのグループの平均電圧−１Ｖと計算された例を示している。
【００３０】
セルＣｅ１とセルＣｅ２との間には、スイッチングコンバータＳＣ１２が介在し、セルＣｅ２とセルＣｅ３との間には、スイッチングコンバータＳＣ２３が介在し、セルＣｅ３とセルＣｅ４との間には、スイッチングコンバータＳＣ３４が介在し、セルＣｅ４とセルＣｅ５との間には、スイッチングコンバータＳＣ４５が介在する。
【００３１】
ここで、一例としてスイッチングコンバータＳＣ２３に注目すると、図２の（ｂ）に示すように、セルＣｅ１とセルＣｅ２の平均電圧−１．５Ｖと、セルＣｅ３〜セルＣｅ５の平均電圧＋１Ｖとを比較し、平均電圧の低い方のグループのセルＣｅ２（平均電圧の低いグループの境界に位置する隣接セル）へ、平均電圧の高い方のグループのセルＣｅ３(平均電圧の高いグループの境界に位置するセル)から電流をスイッチングコンバータＳＣ２３により流す。
【００３２】
スイッチングコンバータＳＣ２３による電流の流出／流入は、セルＣｅ１とセルＣと２の平均電圧がセルＣｅ３〜セルＣｅ５の平均電圧と等しくなったとき又はそれを超えたときに停止する。あるいは、セルＣｅ１とセルＣｅ２の平均電圧又はセルＣｅ３〜セルＣｅ５の平均電圧の何れかが、セル全体の平均電圧と、所定の閾値の以下の差となったときに停止する構成としてもよい。
【００３３】
同様に、その他のスイッチングコンバータＳＣ１２，ＳＣ３４，ＳＣ４５についても、両側のグループのセルの平均電圧を基に電荷の移動方向を決定する。各スイッチングコンバータＳＣ１２，ＳＣ２３，ＳＣ３４，ＳＣ４５は、同時に又は並行して各スイッチ素子を駆動する構成とすることができる。
【００３４】
このとき、各スイッチングコンバータの動作は、他のスイッチングコンバータの動作による影響を受けない。何故なら、例えばスイッチングコンバータＳＣ２３に着目すると、スイッチングコンバータＳＣ２３の動作は、セルＣｅ２とセルＣｅ３との間だけの電荷移動であり、この電荷移動によって、他のグループ分けによるグループの平均電圧は変化しないからである。
【００３５】
即ち、セルＣｅ２とセルＣｅ３との間の電荷移動だけでは、図２の（ａ）のグループ分けによるセルＣｅ２〜Ｃｅ５のグループでは、同一グループ内のセル間での電荷移動となるため、セルＣｅ２〜Ｃｅ５のグループの平均電圧に変化は生じない。同様に、図２の（ｃ）のグループ分けによるセルＣｅ１〜Ｃｅ３のグループでも、同一グループ内のセル間での電荷移動となるため、セルＣｅ１〜Ｃｅ３のグループの平均電圧に変化は生じない。また、図２の（ｄ）のグループ分けによるセルＣｅ１〜Ｃｅ４のグループでも、同一グループ内のセル間での電荷移動となるため、セルＣｅ１〜Ｃｅ４のグループの平均電圧に変化は生じない。
【００３６】
また、他のスイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ３４、ＳＣ４５による電荷移動も、スイッチングコンバータＳＣ２３の動作に影響を与えない。即ち、スイッチングコンバータＳＣ１２による電荷移動は、セルＣｅ１とセルＣｅ２との間だけの電荷移動であり、スイッチングコンバータＳＣ３４による電荷移動は、セルＣｅ３とセルＣｅ４との間だけの電荷移動であり、スイッチングコンバータＳＣ４５による電荷移動は、セルＣｅ４とセルＣｅ５との間だけの電荷移動であるため、セルＣｅ１とセルＣｅ２のグループと、セル３〜セル５のグループの各平均電圧に影響を与えない。
【００３７】
従って、スイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４、ＳＣ４５を、独立に駆動することができ、制御部１−４は、各スイッチングコンバータＳＣ１２、ＳＣ２３、ＳＣ３４、ＳＣ４５を同時に又は並行して駆動することにより、セルバランスの動作時間を短縮することが可能となる。
【実施例１】
【００３８】
図３は、本発明によるセルバランス方法の第１の実施例のフローを示す。図３は、直列接続されたセルのｍ番目とｍ＋１番目の列順の隣接セルに対する電荷移動の動作例を示している。なお、セルの全個数はｎ個であるとする。第１の実施例では、まず、第１番目から第ｍ番目までのセルのグループの平均電圧Ａｖｍと、ｍ＋１番目からｎ番目までのセルのグループの平均電圧Ａｖｍ＋１とを計算し、ＡｖｍとＡｖｍ＋１との大小比較を行う（Ｓ３−１）。
【００３９】
比較の結果、ＡｖｍがＡｖｍ＋１より大きい場合、ｍ番目のセルからｍ＋１番目のセルへ電荷を移動させるよう、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う（Ｓ３−２）。そして、電荷移動後のＡｖｍとＡｖｍ＋１とを計算し、その大小比較を行う（Ｓ３−３）。ＡｖｍがＡｖｍ＋１よりなお大きい場合（Ｓ３−４ＹＥＳ）、再び、ｍ番目のセルからｍ＋１番目のセルへ電荷を移動させるよう、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い（Ｓ３−２）。ＡｖｍがＡｖｍ＋１より小さいかＡｖｍ＋１と等しくなった場合（Ｓ３−４ＮＯ）、動作を終了する。
【００４０】
また、比較の結果、ＡｖｍがＡｖｍ＋１より小さい場合、ｍ＋１番目のセルからｍ番目のセルへ電荷を移動させるよう、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う（Ｓ３−５）。そして、電荷移動後のＡｖｍとＡｖｍ＋１とを計算し、その大小比較を行う（Ｓ３−６）。ＡｖｍがＡｖｍ＋１よりなお小さい場合（Ｓ３−７ＹＥＳ）、再び、ｍ＋１番目のセルからｍ番目のセルへ電荷を移動させるよう、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い（Ｓ３−６）。ＡｖｍがＡｖｍ＋１より大きいかＡｖｍ＋１と等しくなった場合（Ｓ３−７ＮＯ）、動作を終了する。
【実施例２】
【００４１】
図４は、本発明によるセルバランス方法の第２の実施例のフローを示す。図４も同様に、直列接続されたセルのｍ番目とｍ＋１番目の列順の隣接セルに対する電荷移動の動作例を示し、セルの全個数はｎ個であるとする。第２の実施例では、２つに分けたグループの一方のみのセルの平均電圧と、セル全体の平均電圧を計算し、その大小比較により電荷の移動方向を決定するものである。
【００４２】
セル間の電荷の移動ではセル全体の平均電圧は変化しないので、セル全体の平均電圧は１回計算すればよい。そして、２つに分けたグループの平均電圧は、一方のグループの平均電圧が他方のグループの平均電圧より低ければ、必ず、該一方のグループの平均電圧はセル全体の平均電圧より低く、該他方のグループの平均電圧はセル全体の平均電圧より高くなる。
【００４３】
従って、両グループの平均電圧を比較する第１の実施例に代えて、一方のグループの平均電圧とセル全体の平均電圧とを比較して電荷の移動方向を決定することができ、グループの平均電圧の計算処理を１グループのみとすることにより、計算の処理負担を軽減することが可能となる。第２の実施例は、このような動作原理に基づくものである。
【００４４】
図４を参照して第２の実施例の動作フローを説明する。まず、ｎ個の全セルの平均電圧Ａｖｎを計算する（Ｓ４−１）。次に、第１番目から第ｍ番目までのセルのグループの平均電圧Ａｖｍを計算し、ＡｖｍとＡｖｎとの大小比較を行う（Ｓ４−２）。
【００４５】
比較の結果、ＡｖｍがＡｖｎより大きい場合、ｍ番目のセルからｍ＋１番目のセルへ電荷を移動させるよう、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う（Ｓ４−３）。そして、電荷移動後のＡｖｍを計算し、Ａｖｎと大小比較を行う（Ｓ４−４）。ＡｖｍがＡｖｎよりなお大きい場合（Ｓ４−５ＹＥＳ）、再び、ｍ番目のセルからｍ＋１番目のセルへ電荷を移動させるよう、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い（Ｓ４−３）。ＡｖｍがＡｖｎより小さいかＡｖｎと等しくなった場合（Ｓ４−５ＮＯ）、動作を終了する。
【００４６】
また、比較の結果、ＡｖｍがＡｖｎより小さい場合、ｍ＋１番目のセルからｍ番目のセルへ電荷を移動させるよう、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う（Ｓ４−６）。そして、電荷移動後のＡｖｍを計算し、Ａｖｎと大小比較を行う（Ｓ４−７）。ＡｖｍがＡｖｎよりなお小さい場合（Ｓ４−８ＹＥＳ）、再び、ｍ＋１番目のセルからｍ番目のセルへ電荷を移動させるよう、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い（Ｓ４−６）、ＡｖｍがＡｖｎより大きいかＡｖｎと等しくなった場合（Ｓ４−８ＮＯ）、動作を終了する。
【００４７】
以上説明した２つのグループ分けによる、グループの境界位置の隣接セル間での電荷移動によるセルバランスは、それぞれのグループ分けのグループ境界位置の隣接セル間で、同時に実施してもよく、また、時系列的に順々に行ってもよい。なお、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１−１      平均電圧計算部
１−２      ２グループの平均電圧比較部
１−３      スイッチ素子オン／オフ制御部
１−４      制御部
Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３，Ｃｅ４，Ｃｅ５      セル
Ｌ１２，Ｌ２３，Ｌ３４，Ｌ４５      インダクタ
Ｓｗ１２，Ｓｗ２１，Ｓｗ２３，Ｓｗ３２，Ｓｗ３４，Ｓｗ４３，Ｓｗ４５，Ｓｗ５４      スイッチ素子
Ｄ２１，Ｄ１２，Ｄ３２，Ｄ２３，Ｄ４３，Ｄ３４，Ｄ５４，Ｄ４５      ダイオード
ＳＣ１２，ＳＣ２３，ＳＣ３４，ＳＣ４５      スイッチングコンバータ
【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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