(57)【要約】【課題】アクティブ型のセルバランスのクロス制御で用いるオフセット電圧を、電池の使用パターンに応じて精度よく簡易に求める電圧均等化装置及び電圧均等化方法を提供する。【解決手段】第１及び第２の電池の電圧を均等にするよう、一方の電池から他方の電池へ電流を流し、かつ、電池の分極による電圧変化を推定して、電池の電圧が均等となった後も、該分極による電圧変化分に相当するオフセット電圧に達するまで、一方の電池から他方の電池へ電流を流すクロス制御セルバランス処理において、オフセット電圧補正部１２２は、電池の使用パターンタイムテーブル１２１を参照し、クロス制御時に、第１及び第２の電池が給電に使用されるまでの使用停止中の時間を予測し、該使用停止中の時間に応じた補正係数をオフセット電圧に乗じてオフセット電圧補正し、該補正したオフセット電圧に達した時点でクロス制御セルバランス処理を停止する。【選択図】図１２
2014176184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の電池の電圧を計測する電圧計測部と、
前記第１及び第２の電池の電圧を均等にするよう、該第１及び第２の電池の一方から他方へ電流を流し、かつ、該第１及び第２の電池の分極による電圧変化を推定して、該第１及び第２の電池の電圧が均等となった後も、該分極による電圧変化分に相当するオフセット電圧に達するまで、該第１及び第２の電池の一方から他方へ電流を流す、クロス制御セルバランス処理を実行する制御部と、
前記クロス制御セルバランス処理の開始からの経過時間を計測する時間計測部と、
記憶部と、を備え、
前記記憶部は、
前記クロス制御セルバランス処理により前記第１及び第２の電池の電圧差が所定の電圧範囲内になるまでの経過時間であるクロス時間と、前記オフセット電圧と、を対応付けて格納したオフセット電圧情報テーブルと、
前記第１及び第２の電池について、使用停止中の状況を含む使用状況のパターンのタイムテーブルを示す使用パターンタイムテーブルと、
前記第１又は第２の電池の分極完全解消時間で変化する電圧である総分極電圧に対する、前記第１又は第２の電池の分極解消時の電圧の比率を、分極補正係数として前記第１又は第２の電池の分極解消時の経過時間と対応付けて格納した分極補正係数テーブルと、を記憶し、
前記制御部は、
前記クロス制御セルバランス処理の実行中に、前記第１及び第２の電池の電圧の電圧差を求め、該電圧差が所定の電圧範囲内になるまでのクロス時間を求め、該クロス時間に対応したオフセット電圧を、前記オフセット電圧情報テーブルを参照して求め、
前記クロス時間後から前記第１及び第２の電池が給電に使用されるまでの使用停止中の時間を、前記使用パターンタイムテーブルを参照して予測し、
前記予測した使用停止中の時間を、前記第１又は第２の電池の分極解消時の経過時間として推定し、該第１又は第２の電池の分極解消時の経過時間に対応した分極補正係数を、前記分極補正係数テーブルを参照して求め、
前記分極補正係数を、前記オフセット電圧に乗じて補正したオフセット電圧を、前記クロス制御セルバランス処理におけるオフセット電圧として算出する
ことを特徴とする複数の電池の電圧を均等にする電圧均等化装置。
【請求項２】
第１及び第２の電池の電圧を均等にするよう、該第１及び第２の電池の一方から他方へ電流を流し、かつ、該第１及び第２の電池の分極による電圧変化を推定して、該第１及び第２の電池の電圧が均等となった後も、該分極による電圧変化分に相当するオフセット電圧に達するまで、該第１及び第２の電池の一方から他方へ電流を流す、クロス制御セルバランス処理による電圧均等化方法であって、
前記クロス制御セルバランス処理により前記第１及び第２の電池の電圧差が所定の電圧範囲内になるまでの経過時間であるクロス時間と、前記オフセット電圧と、を対応付けて格納したオフセット電圧情報テーブルを記憶部に記憶しておき、
前記第１及び第２の電池について、使用停止中の状況を含む使用状況のパターンのタイムテーブルを示す使用パターンタイムテーブルを記憶部に記憶しておき、
前記第１又は第２の電池の分極完全解消時間で変化する電圧である総分極電圧に対する、前記第１又は第２の電池の分極解消時の電圧の比率を、分極補正係数として前記第１又は第２の電池の分極解消時の経過時間と対応付けて格納した分極補正係数テーブルを記憶部に記憶しておき、
前記クロス制御セルバランス処理の実行中に、前記第１及び第２の電池の電圧の電圧差を求め、該電圧差が所定の電圧範囲内になるまでのクロス時間を求め、該クロス時間に対応したオフセット電圧を、前記オフセット電圧情報テーブルを参照して求め、
前記クロス時間後から前記第１及び第２の電池が給電に使用されるまでの使用停止中の時間を、前記使用パターンタイムテーブルを参照して予測し、
前記予測した使用停止中の時間を、前記第１又は第２の電池の分極解消時の経過時間として推定し、該第１又は第２の電池の分極解消時の経過時間に対応した分極補正係数を、前記分極補正係数テーブルを参照して求め、
前記分極補正係数を、前記オフセット電圧に乗じて補正したオフセット電圧を、前記クロス制御セルバランス処理におけるオフセット電圧として算出する、
ことを特徴とする複数の電池の電圧を均等にする電圧均等化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池の電圧を均等にする電圧均等化装置及び電圧均等化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の電池の電圧を均等にするセルバランス処理として、パッシブ型のセルバランス処理が採用されている。パッシブ型のセルバランス処理は、複数の電池の電圧を最も低い電圧の電池に揃えるよう、最も低い電圧の電池以外の電池を放電させるものである。しかし、このパッシブ型のセルバランス処理は、外部の充電器から複数の電池に充電を行っている場合は、放電を行うことができないため、各電池の電圧を均等化することは困難である。
【０００３】
関連する技術として、複数のセルを直列に接続して成る組電池を対象として各セルの充電状態を均等化する充電状態均等化装置が下記の特許文献１等によって知られている。また、最適なタイミングで均等充電を行うバッテリ充電装置が下記の特許文献２等によって知られている。また、充電予約を可能とする車両用充電予約システムが下記の特許文献３等によって知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５９７９４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２０２６３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１１０１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、アクティブ型のセルバランス処理におけるクロス制御で用いられるオフセット電圧を簡易にかつ精度良く求める電圧均等化装置及び電圧均等化方法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】
【０００６】
実施の態様のひとつである電圧均等化装置は、電圧計測部、時間計測部、制御部を有している。電圧計測部は、第１及び第２の電池の電圧を計測する。時間計測部は、第１及び第２の電池の電圧を均等にするセルバランス処理が開始されると、該開始の時点から経過時間の計測を開始する。
【０００７】
制御部は、クロス制御を行うセルバランス処理の実行を制御する。また、制御部は、セルバランス処理を開始した後、第１の電池の電圧と第２の電池の電圧とが一致したと判定される電圧範囲になるまでの経過時間であるクロス時間を計測する。
【０００８】
続いて、制御部は、クロス時間とクロス制御の実行を停止させるオフセット電圧とを対応付けて記憶しているオフセット電圧情報テーブルを参照し、計測したクロス時間に対応するオフセット電圧を特定する。続いて、制御部は、第１及び第２の電池の平均電圧と、第１又は第２の電池の電圧との電圧差が、特定したオフセット電圧に達すると、クロス制御の実行を停止させる。
【０００９】
更に、第１又は第２の電池の分極完全解消時間で変化する変化電圧である総分極電圧に対する、第１又は第２の電池の分極解消時の分極変化電圧の比率を、分極補正係数として算出し、該分極補正係数を、第１又は第２の電池の分極解消時の経過時間と対応付けて分極補正係数テーブルに格納し、該分極補正係数テーブルを記憶部に保持しておく。
【００１０】
制御部は、クロス制御の実行の停止後から該第１及び第２の電池が使用されるまでの予測停止中時間から、第１又は第２の電池の分極解消時の経過時間を推定し、該分極解消時の経過時間に対応する分極補正係数を、前記分極補正係数テーブルを参照して特定し、該分極補正係数を前記オフセット電圧に乗じて補正したオフセット電圧を、クロス制御の実行を停止させるオフセット電圧として算出する。
【発明の効果】
【００１１】
実施の態様によれば、アクティブ型のセルバランス処理のクロス制御で用いるオフセット電圧を簡易に、かつ、電池の使用状況に合わせて精度良く求めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態の電圧均等化装置の構成例を示す図である。
【図２】１組の放電する電池と充電する電池の関係を示す図である。
【図３】クロス制御における電池電圧の変化の一例を示す図である。
【図４】実施形態１における電圧均等化装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図５】オフセット電圧情報テーブルの一例を示す図である。
【図６】実施形態２における電圧均等化装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図７】充電時オフセット電圧情報テーブルの一例を示す図である。
【図８】放電時オフセット電圧情報テーブルの一例を示す図である。
【図９】実施形態３における電圧均等化装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図１０】実施形態３で用いる充電用及び放電時オフセット電圧情報テーブルの一例を示す図である。
【図１１】電動車両等の使用パターンの一例を示す図である。
【図１２】実施形態４の電圧均等化装置の機能ブロック及び分極補正係数の一例を示す図である。
【図１３】分極解消時の電池電圧の変化の一例を示す図である。
【図１４】実施形態４における電圧均等化装置の動作の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
従来のアクティブ型のセルバランス処理による電池電圧の均等化に要する時間よりも短時間で電池電圧を均等化する方法として、クロス制御を行うセルバランス処理（以下、「クロス制御セルバランス処理」ともいう）が提案されている。
【００１４】
従来のアクティブ型のセルバランス処理において、電池電圧の均等化に要する時間が短縮されない１つの要因として、セルバランス処理により均等化した電池電圧に、電池特性の一つである分極の影響によりズレが生じることが挙げられる。
【００１５】
従来はこの電池電圧ズレを解消するために、分極の影響がなくなるまでセルバランス処理を繰り返し行っていたため、電池電圧が均等になるまでに長時間を要していた。なお、ここで「分極」とは、電池の化学反応に因るもののほかに内部抵抗に因る影響も含めた、標準電極電位からのズレを意味するものとする。
【００１６】
クロス制御は、セルバランス処理の過程で電池電圧が均等になった後もセルバランス処理を停止せず、分極の影響によるズレの電圧を推定し、該ズレの電圧になるまでセルバランス処理を継続して実施することにより、従来よりも電池電圧を均等にする時間を短縮するものである。
【００１７】
ここで、クロス制御におけるズレの電圧とは、充電される電池の場合、電池の平均電圧に、推定した分極の影響によるズレの電圧（オフセット電圧）を加算した電圧である。また、放電される電池の場合、電池の平均電圧から、推定した分極の影響によるズレの電圧（オフセット電圧）を減算した電圧である。
【００１８】
しかしながら、分極の影響によるズレの電圧であるオフセット電圧を精度よく推定することは簡易なことではなく、簡易に精度よくオフセット電圧を推定する手法が要望されている。
【００１９】
そのような状況下で、セルバランス処理の開始時から電池電圧が均等になるまでの経過時間であるクロス時間とオフセット電圧とに相関があることを発見した本発明者は、本実施形態においてこの相関を用いて簡易に精度よくオフセット電圧を推定する手法を提供する。以下図面を参照して、実施形態について詳細を説明する。
【００２０】
図１は、一実施形態の電圧均等化装置の構成例を示す。図１に示す電圧均等化装置の構成例は、組電池に対するセルバランス回路を備える。組電池は、複数の電池３ａ〜３ｄが直列に接続されている。セルバランス回路は、制御部１、記憶部２、電圧計測部４ａ〜４ｄ、電流計測部５ａ〜５ｄ、コイルＬ１〜Ｌ３、スイッチＳＷ１〜ＳＷ７を有している。
【００２１】
図１に示すアクティブ方式のセルバランス回路では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６のオン／オフを、制御部１によるパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）により制御し、電池３ａ〜３ｄの隣接する電池間で、コイルＬ１〜Ｌ３の１つを介して電流を充放電させ、各電池３ａ〜３ｄの電圧を均等にする。
【００２２】
制御部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いて構成することができる。記憶部２には、例えばRead Only Memory（ＲＯＭ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）などのメモリ素子やハードディスク等を適宜用いることができる。なお、記憶部２は、パラメータ値、変数値などのデータを記憶してもよいし、セルバランス処理の実行時のワークエリアとして用いてもよい。
【００２３】
電池３ａ〜３ｄは、二次電池やキャパシタなどとすることができる。二次電池は、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池などとすることができる。なお、図１では４つの電池を示しているが、本実施形態の電圧均等化装置は、４つの電池を対象としたものに限定されるものではない。
【００２４】
電圧計測部４ａ〜４ｄには、それぞれ各電池３ａ〜３ｄの電圧を計測する、例えば、電圧計や電圧センサなどが用いられる。各電圧計測部４ａ〜４ｄが計測した電圧は、制御部１に出力される。各電流計測部５ａ〜５ｄは、各電池３ａ〜３ｄの電流を計測する、例えば、電流計や電流センサなどが用いられる。電流計測部５ａ〜５ｄが計測した電流は、制御部１に出力される。
【００２５】
なお、図１の構成例では、電池３ａ〜３ｄの各々に流れる電流を、図示の位置に設けた電流計測部５ａ〜５ｄで計測して求めているが、電池３ａ〜３ｄの各々に流れる電流の求め方は、図１の構成例に限定されるものではない。例えば、他の構成例として、電池３ａ〜３ｄの各々の負極側に直列に各電流計を接続して、電池３ａ〜３ｄの各々に流れる電流を計測して求めてもよい。
【００２６】
コイルＬ１〜Ｌ３及びスイッチＳＷ１〜ＳＷ７は、直列接続された隣接する２つの電池の各組において、一方の電池から他方の電池へ電流を充放電させるために用いられる。直列接続された隣接する２つの電池の組の一方の電池から、スイッチＳＷ１〜ＳＷ７の１つを介して放電させた電流は、コイルＬ１〜Ｌ３の１つに一旦蓄積される。該コイルＬ１〜Ｌ３の１つに蓄積された電流は、直列接続された隣接する２つの電池の組の他方の電池へ、スイッチＳＷ１〜ＳＷ７の１つを介して充電される。スイッチＳＷ１〜ＳＷ７は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やリレーを用いることができる。
【００２７】
ここで、図１の電圧均等化装置のセルバランス回路の構成について説明する。電圧均等化装置のセルバランス回路では、各電圧計測部４ａ〜４ｄが各電池３ａ〜３ｄの両端に接続される。また、スイッチＳＷ７の一方の端子は、負荷側又は外部電力源側に接続され、スイッチＳＷ７の他方の端子は、電流計測部５ａの一方の端子に接続される。
【００２８】
電流計測部５ａの他方の端子は、電池３ａの正極端子に接続される。電池３ａの負極端子は、電池３ｂの正極端子と電流計測部５ｂの一方の端子とに接続される。電流計測部５ｂの他方の端子は、コイルＬ１の一方の端子に接続される。コイルＬ１の他方の端子は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１の他方の端子は、電池３ａの正極端子に接続される。スイッチＳＷ２の他方の端子は、電池３ｂの負極端子に接続される。
【００２９】
電池３ｂの負極端子は、電池３ｃの正極端子と電流計測部５ｃの一方の端子とに接続される。電流計測部５ｃの他方の端子は、コイルＬ２の一方の端子に接続される。コイルＬ２の他方の端子は、スイッチＳＷ３，ＳＷ４の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ３の他方の端子は、電池３ｂの正極端子に接続される。スイッチＳＷ４の他方の端子は、電池３ｃの負極端子に接続される。
【００３０】
電池３ｃの負極端子は、電池３ｄの正極端子と電流計測部５ｄの一方の端子とに接続される。電流計測部５ｄの他方の端子は、コイルＬ３の一方の端子に接続される。コイルＬ３の他方の端子は、スイッチＳＷ５，ＳＷ６の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ５の他方の端子は、電池３ｃの正極端子に接続される。スイッチＳＷ６の他方の端子は、電池３ｄの負極端子に接続される。電池３ｄの負極端子は、負荷側又は外部電力源側に接続される。
【００３１】
電圧均等化装置及び電圧均等化方法の実施形態１について、図２〜図５を参照して説明する。図２は、直列接続された隣接する電池の一組であり、一例として放電させる電池３ｂと充電させる電池３ａとを示している。図３は、クロス制御の実行時における電池電圧の変化を示している。図４は、実施形態１におけるクロス制御セルバランス処理の動作フローの例を示している。図５は、オフセット電圧情報テーブルの一例を示している。
【００３２】
図４の動作フローにおいて制御部１は、ステップＳ４０１によりセルバランス処理の開始前に電池３ａの電圧Ｖｃ及び電池３ｂの電圧Ｖｄを取得し、電池３ａの電圧Ｖｃと電池３ｂの電圧Ｖｄとの電圧差Ｖ１を求める。
【００３３】
ステップＳ４０２では、電圧差Ｖ１が所定の閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。電圧差Ｖ１が閾値Ｖｔｈ以上である場合（Ｙｅｓの場合）にステップＳ４０３に移行し、閾値Ｖｔｈより小さい場合（Ｎｏの場合）は、電池３ａ，３ｂの電圧は均等であると判定し、ステップＳ４０２に移行する。所定の閾値Ｖｔｈは、セルバランス処理を開始するか否かを判定するための閾値である。
【００３４】
ステップＳ４０３では、セルバランス処理を開始する。セルバランス処理では、スイッチＳＷ２をオン、スイッチＳＷ１をオフにして、電池３ｂからコイルＬ１に電流を流し、次に、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフにして、コイルＬ１から電池３ａに電流を流して、一定電流が電池３ｂから電池３ａに流れるように制御する。上述のスイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフ制御を、図３のセルバランス処理開始時点ｔ０から、電池３ａ，３ｂの電圧が略均等となる時点ｔ１まで実施する。
【００３５】
図４のステップＳ４０４では、セルバランス処理の開始時点からの経過時間の計測を開始する。図３の例では、該経過時間の計測の開始時点はｔ０である。ステップＳ４０５では、セルバランス処理の開始後の電池３ａ，３ｂの電圧の電圧差Ｖ２を求める。図３の例では、該電圧差Ｖ２を時点ｔ０から時点ｔ１までの期間において求める。
【００３６】
ステップＳ４０６では、電圧差Ｖ２が所定の電圧範囲Ｖｒｎｇ内であるか否かを判定し、電圧範囲Ｖｒｎｇ内である場合（Ｙｅｓの場合）にステップＳ４０７に移行する。電圧差Ｖ２が電圧範囲Ｖｒｎｇ外の場合（Ｎｏの場合）に、電池３ａ，３ｂの電圧が略一致していないと判定し、ステップＳ４０４に移行し、電池３ａ，３ｂの電圧が略一致したと判定される電圧範囲Ｖｒｎｇ内になるまで経過時間を計測しながらセルバランス処理を継続する。
【００３７】
ステップＳ４０７では、セルバランス処理の開始時点ｔ０から、電池３ａ，３ｂの電圧が略一致したと判定された時点ｔ１まで計測した経過時間を、クロス時間Ｔｃｌｓとして取得する。図３の例では、クロス時間Ｔｃｌｓは時点ｔ１で取得される。
【００３８】
ステップＳ４０８では、取得されたクロス時間Ｔｃｌｓを用いてオフセット電圧Ｖｏｆｓを特定する。オフセット電圧Ｖｏｆｓの特定は、予め設定されたオフセット電圧情報テーブルを参照して、取得したクロス時間Ｔｃｌｓに対応するオフセット電圧を特定する。オフセット電圧情報テーブルは、クロス時間Ｔｃｌｓと、クロス制御セルバランス処理を停止させるオフセット電圧Ｖｏｆｓと、を対応付けたテーブルである。
【００３９】
図５は、オフセット電圧情報テーブルの一例を示す。図５に示すように、オフセット電圧情報テーブル５０１は、例えば１０秒毎のクロス時間Ｔｃｌｓを格納し、各クロス時間Ｔｃｌｓに対応するオフセット電圧Ｖｏｆｓを、各クロス時間Ｔｃｌｓに対応付けて格納している。
【００４０】
本例では、各クロス時間Ｔｃｌｓとして、１０，２０，３０，４０，５０，６０，・・・１８００，１８１０，１８２０，１８３０・・・が格納されている。オフセット電圧Ｖｏｆｓには、各クロス時間Ｔｃｌｓに応じてクロス制御を停止させるオフセット電圧Ｖｏｆｓ_１０，Ｖｏｆｓ_２０，Ｖｏｆｓ_３０，Ｖｏｆｓ_４０，Ｖｏｆｓ_５０，Ｖｏｆｓ_６０・・・Ｖｏｆｓ_１８００，Ｖｏｆｓ_１８１０，Ｖｏｆｓ_１８２０，Ｖｏｆｓ_１８３０・・・が、各クロス時間Ｔｃｌｓに対応付けて格納されている。オフセット電圧情報テーブル５０１の格納情報は、実験又はシミュレーションなどにより求め、予め記憶部２に記憶させておく。
【００４１】
図４のステップＳ４０９では、時点ｔ１で電池３ａと電池３ｂの電圧の大小関係が逆転した後の、電池３ａ，３ｂの電圧の平均電圧Ｖａｖｇと、電池３ａ又は電池３ｂの何れか一方の電圧と、の電圧差V３を求める。図３の例では、電池３ａの電圧と平均電圧Ｖａｖｇとの差を電圧差V３として求めている。
【００４２】
ステップＳ４１０では、電圧差Ｖ３が特定したオフセット電圧Ｖｏｆｓ以上であるか否かを判定し、電圧差Ｖ３が該オフセット電圧Ｖｏｆｓ以上（Ｖ３≧Ｖｏｆｓ）である場合（Ｙｅｓの場合）にステップＳ４１１に移行する。電圧差Ｖ３が該オフセット電圧Ｖｏｆｓより小さい場合（Ｎｏの場合）にステップＳ４０９に移行し、電池３ａ，３ｂの電圧差Ｖ３が該オフセット電圧Ｖｏｆｓ以上になるまで、クロス制御セルバランス処理を継続する。ステップＳ４１１では、クロス制御セルバランス処理を停止させる。
【００４３】
実施形態１によれば、クロス制御セルバランス処理で用いるオフセット電圧を簡易に求めることができる。また、クロス制御を行うため、セルバランス処理時間を短縮することができる。
【００４４】
次に実施形態２について、図２、図３、図６〜図８を参照して説明する。図６は、実施形態２の動作フローの例を示す。クロス制御セルバランス処理が行われる２つの電池は、充電側と放電側とに分かれる。実施形態２では、クロス制御セルバランス処理を、充電側又は放電側で行う。或いは充電側及び放電側で行い、どちらかの電圧が先にオフセット電圧に達した時点でクロス制御セルバランス処理を終了するようにしても良い。
【００４５】
充電が行われている電池に対しては、記憶部２に記憶されている後述する充電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。放電が行われている電池に対しては、記憶部２に記憶されている後述する放電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。
【００４６】
図６のステップＳ６０１〜ステップＳ６０６に示す処理は、実施形態１の図４のステップＳ４０１〜ステップＳ４０６の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。実施形態２のステップＳ６０７では、制御部１は、充放電情報、クロス時間Ｔｃｌｓ、クロス制御セルバランス処理の開始時の充電率を取得する。
【００４７】
充放電情報は、電池３ａ，３ｂが充電側であるか放電側であるかを示す情報である。充電率は、クロス制御セルバランス処理の開始時の電池３ａ又は電池３ｂの、満充電容量に対する残容量の比率（充電率）を示す値であるＳＯＣ（State of Charge）等である。
【００４８】
ステップＳ６０８では、充電側の場合に充電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧Ｖｏｆｓを特定し、放電側の場合に放電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧Ｖｏｆｓを特定する。
【００４９】
図７は、充電時オフセット電圧情報テーブルの格納情報の一例を示す。図７に示すように、充電時オフセット電圧情報テーブル７０１は、クロス時間Ｔｃｌｓと、該クロス時間Ｔｃｌｓに対応するオフセット電圧Ｖｏｆｓとを、クロス制御セルバランス処理の開始時の充電率毎に対応付けて格納している。
【００５０】
本例では、クロス制御セルバランス処理の開始時の充電率（ＳＯＣ）が、０［％］，１０［％］，２０［％］，・・・９０［％］，１００［％］のときのそれぞれについて、クロス時間Ｔｃｌｓに対応したオフセット電圧Ｖｏｆｓを格納している。クロス時間Ｔｃｌｓとして図７の例では、１０，２０，３０，４０，５０，６０，・・・１８００，１８１０，１８２０，１８３０・・・・の各時間を格納している。
【００５１】
図７のＳＯＣ＝０［％］のオフセット電圧Ｖｏｆｓには、各クロス時間Ｔｃｌｓ、１０，２０，３０，４０，５０，６０，・・・１８００，１８１０，１８２０，１８３０に対応付けて、充電側の場合の充電率０％のときのオフセット電圧を示す情報Ｖｏｆｓ０_１０_ｃ，Ｖｏｆｓ０_２０_ｃ，Ｖｏｆｓ０_３０_ｃ，Ｖｏｆｓ０_４０_ｃ，Ｖｏｆｓ０_５０_ｃ，Ｖｏｆｓ０_６０_ｃ，・・・Ｖｏｆｓ０_１８００_ｃ，Ｖｏｆｓ０_１８１０_ｃ，Ｖｏｆｓ０_１８２０_ｃ，Ｖｏｆｓ０_１８３０_ｃ・・・・が格納されている。
【００５２】
図７のＳＯＣ＝１０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓには、各クロス時間Ｔｃｌｓに対応付けて、充電側の場合の充電率１０％のときのオフセット電圧を示す情報Ｖｏｆｓ１０_１０_ｃ，Ｖｏｆｓ１０_２０_ｃ，Ｖｏｆｓ１０_３０_ｃ，Ｖｏｆｓ１０_４０_ｃ，Ｖｏｆｓ１０_５０_ｃ，Ｖｏｆｓ１０_６０_ｃ，・・・Ｖｏｆｓ１０_１８００_ｃ，Ｖｏｆｓ１０_１８１０_ｃ，Ｖｏｆｓ１０_１８２０_ｃ，Ｖｏｆｓ１０_１８３０_ｃ・・・が格納されている。
【００５３】
図７の充電時オフセット電圧情報テーブルには、ＳＯＣ＝２０［％］以上のオフセット電圧Ｖｏｆｓについて、同様に、各クロス時間Ｔｃｌｓに対応付けられた、充電中の場合の各充電率に対応したオフセット電圧が格納されている。
【００５４】
図８は、放電時オフセット電圧情報テーブルの格納情報の一例を示す。図８に示すように、放電時オフセット電圧情報テーブル８０１は、クロス時間Ｔｃｌｓと、クロス時間Ｔｃｌｓに対応するオフセット電圧Ｖｏｆｓとを、クロス制御を行うセルバランス処理の開始時の充電率毎に格納している。
【００５５】
本例では、クロス制御を行うセルバランス処理の開始時の充電率が、ＳＯＣ＝０［％］、ＳＯＣ＝１０［％］、ＳＯＣ＝２０［％］、・・・「ＳＯＣ＝９０［％］、ＳＯＣ＝１００［％］のそれぞれについて、クロス時間Ｔｃｌｓに対応したオフセット電圧Ｖｏｆｓ」を格納している。クロス時間Ｔｃｌｓとしては、経過時間を示す情報１０，２０，３０，４０，５０，６０，・・・１８００，１８１０，１８２０，１８３０・・・が格納されている。
【００５６】
図８のＳＯＣ＝０［％］オフセット電圧Ｖｏｆｓには、各クロス時間Ｔｃｌｓ（１０，２０，３０，４０，５０，６０，・・・１８００，１８１０，１８２０，１８３０）に対応付けて、放電側の場合の充電率０％のときのオフセット電圧Ｖｏｆｓ０_１０_ｄ，Ｖｏｆｓ０_２０_ｄ，Ｖｏｆｓ０_３０_ｄ，Ｖｏｆｓ０_４０_ｄ，Ｖｏｆｓ０_５０_ｄ，Ｖｏｆｓ０_６０_ｄ，・・・Ｖｏｆｓ０_１８００_ｄ，Ｖｏｆｓ０_１８１０_ｄ，Ｖｏｆｓ０_１８２０_ｄ，Ｖｏｆｓ０_１８３０_ｄ・・・が格納されている。
【００５７】
図８の放電時オフセット電圧情報テーブルには、ＳＯＣ＝１０［％］以上のオフセット電圧Ｖｏｆｓについて、同様に、各クロス時間Ｔｃｌｓに対応付けられた、放電中の場合の各充電率に対応したオフセット電圧が格納されている。
【００５８】
充電時オフセット電圧情報テーブル７０１及び放電時オフセット電圧情報テーブル８０１の格納情報は、例えば、実験又はシミュレーションにより求め、予め記憶部２に記憶させておく。
【００５９】
図６のステップＳ６０９〜ステップＳ６１１に示す処理は、実施形態１の図４のステップＳ４０９〜ステップＳ４１１の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。実施形態２によれば、クロス制御セルバランス処理で用いるオフセット電圧を、簡易に精度よく求めることができる。また、クロス制御を行っているためセルバランス処理時間を短縮することができる。
【００６０】
次に、実施形態３について、図２、図３、図９、図１０を参照して説明する。図９は、実施形態３の動作フローの例を示す。実施形態３では、電池の温度又は電池の周辺温度に応じた、充電時オフセット電圧情報テーブル又は放電時オフセット電圧情報テーブルを用いて、クロス制御セルバランス処理を実施する。
【００６１】
電池３ａ又は３ｂが充電されている場合には、記憶部２に記憶されている電池の温度又は電池の周辺温度に対応する後述する充電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。また、電池３ａ又は３ｂが放電している場合には、記憶部２に記憶されている電池の温度又は電池の周辺温度に対応する後述する放電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。
【００６２】
図９のステップＳ９０１〜ステップＳ９０６に示す処理は、実施形態１の図４のステップＳ４０１〜ステップＳ４０６の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。実施形態３のステップＳ９０７では、制御部１は充放電情報、クロス時間Ｔｃｌｓ、クロス制御セルバランス処理の開始時の充電率、電池又は電池の周辺の温度Ｔｍｐを取得する。
【００６３】
充放電情報は、充電側であるか放電側であるかを示す情報である。充電率は、クロス制御セルバランス処理の開始時の電池３ａ又は電池３ｂの充電率を示すＳＯＣなどの値を用いることができる。電池又は電池の周辺の温度Ｔｍｐは、図示省略の温度計測部により計測された温度である。
【００６４】
ステップＳ９０８では、充電側の場合には、充電率と電池の温度又は電池の周辺温度に対応する充電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。また、放電側の場合には、充電率と電池の温度又は電池の周辺温度に対応する放電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。
【００６５】
図１０は、実施形態３で用いる充電時オフセット電圧情報テーブル及び放電時オフセット電圧情報テーブルの格納情報の一例を示す。例えば、充放電情報が充電側を示し、電池３ａ又は３ｂの温度又は周辺温度が−４０℃の場合、充電時オフセット電圧情報テーブル１００１を選択する。
【００６６】
充放電情報が充電側を示し、電池３ａ又は３ｂの温度又は周辺温度が−３０℃の場合、充電時オフセット電圧情報テーブル１００２を選択する。充放電情報が充電側を示し、電池３ａ又は３ｂの温度又は周辺温度が０℃の場合、充電時オフセット電圧情報テーブル１００３を選択する。以下同様に、充放電情報が充電側を示し、電池３ａ又は３ｂの温度又は周辺温度が２５℃，７０℃，８０℃の場合、充電時オフセット電圧情報テーブル１００４，１００５，１００６をそれぞれ選択する。
【００６７】
また、放電情報が放電側を示し、電池３ａ又は３ｂの温度又は周辺温度が−４０℃の場合、放電時オフセット電圧情報テーブル１００７を選択する。充放電情報が放電側を示し、電池３ａ又は３ｂの温度又は周辺温度が−３０℃の場合、放電時オフセット電圧情報テーブル１００８を選択する。
【００６８】
充放電情報が放電側を示し、電池３ａ又は３ｂの温度又は周辺温度が０℃の場合、放電側オフセット電圧情報テーブル１００９を選択する。以下同様に、充放電情報が放電側を示し、電池３ａ又は３ｂの温度又は周辺温度が２５℃，７０℃，８０℃の場合、放電時オフセット電圧情報テーブル１０１０，１０１１，１０１２をそれぞれ選択する。
【００６９】
続いて、選択した充電時オフセット電圧情報テーブル又は放電時オフセット電圧情報テーブルから、クロス制御セルバランス処理の開始時の充電率を基に、オフセット電圧を特定するための情報を選択する。実施形態３の充電時オフセット電圧情報テーブル及び放電時オフセット電圧情報テーブルの格納情報は、実験又はシミュレーションなどにより求め、予め記憶部２に記憶させておく。
【００７０】
図９のステップＳ９０９〜ステップＳ９１１に示す処理は、実施形態１の図４のステップＳ４０９〜ステップＳ４１１の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。実施形態３によれば、クロス制御セルバランス処理で用いるオフセット電圧を、電池又は電池の周辺の温度に応じて精度良く、簡易に求めることができる。また、クロス制御を行うため、セルバランス処理時間を短縮することができる。
【００７１】
次に、実施形態４について、図２、図３、図１１〜図１３を参照して説明する。クロス制御セルバランス処理において、オフセット電圧Ｖｏｆｓをクロス時間Ｔｃｌｓに応じて決定する手法は、実施形態１〜３として説明した。
【００７２】
クロス制御セルバランス処理の実施後、電池の分極が十分解消されるまで、電動車両等が稼動されることなく放置され、電池の分極が解消された状態で、各電池の電圧が揃うことが望ましい。しかし、クロス制御セルバランス処理の実施後に、電池の分極が解消される前に、電動車両等が稼動される場合は、該電動車両が稼動されるタイミングで、各電池の電圧が揃うことが望ましい。
【００７３】
特に、分極の解消に長時間が掛かる電池の場合、電動車両等の稼動状況に合わせ、電動車両等が稼動されるタイミングで、各電池の電圧が揃うよう、クロス制御セルバランス処理のオフセット電圧Ｖｏｆｓを、精度良く決定することが要求される。実施形態４の電圧均等化装置は、電動車両等の稼動状況に合わせて、電動車両等が稼動されるタイミングで、各電池の電圧が揃うよう、クロス制御セルバランス処理のオフセット電圧Ｖｏｆｓを決定するものである。
【００７４】
フォークリフト等の外部充電式の電動車両は、いわゆるタイマー充電機能を有し、現在の日時及び曜日を認識するためのカレンダー機能を有している場合がある。該カレンダー機能を流用し、電動車両の起動・停止の日時・曜日、充電実行日時等の使用状況を記憶部２に記憶させることにより、制御部１は該記憶部２の記憶内容を基に電池の使用パターンを認識することができる。
【００７５】
図１１は、電動車両等の使用パターンの一例を示している。一般に、フォークリフト等の電動車両は、曜日・時間帯に応じて、停止中、稼動中又は充電中の使用状況が、定常的なパターンの繰り返しとなる場合が多い。そこで、ユーザの電動車両の使用履歴を基に、電動車両（即ち、電池）の使用パターンを学習し、該使用状況パターンを記憶部２に記憶させておく。或いは、学習に依らず、該使用パターンを外部から入力して記憶部２に登録してもよい。
【００７６】
使用パターンの学習が済むまで、或いは外部からの使用パターンの登録がない場合、実施形態１〜３により決定したオフセット電圧をそのまま用いる。使用パターンの学習が終わり、或いは外部からの登録により使用パターンの情報を取得した後、該使用パターンの情報を基に電動車両の放置時間を予測する。そして、実施形態１〜３により決定したオフセット電圧に対して、予測した放置時間に応じて以下のように補正を行う。
【００７７】
図１２は、実施形態４の電圧均等化装置の機能ブロック及び分極補正係数の一例を示す。実施形態４の電圧均等化装置は、図１２（ａ）に示すように、使用パターンタイムテーブル１２１、オフセット電圧補正部１２２、カレンダー機能部１２３、クロス制御実行日時取得部１２４、車両状態判定部１２５を備える。
【００７８】
使用パターンタイムテーブル１２１は、前述のユーザの電動車両の使用履歴を基に学習した、又は外部から登録された、曜日・時間帯に応じた電動車両（電池）の、停止中、稼動中又は充電中の使用パターンを格納したタイムテーブルである。
【００７９】
クロス制御実行日時取得部１２４は、カレンダー機能部１２３から現在の日時の情報を参照し、クロス制御セルバランス処理のクロス制御実行日時（図３の時刻ｔ１のクロス制御実行開始時刻、又は時刻ｔ１から時刻ｔ２までのクロス制御実行中の時刻）の情報を取得し、該情報をオフセット電圧補正部１２２に通知する。オフセット電圧補正部１２２は、クロス制御の実行日時の情報を基に、使用パターンタイムテーブル１２１を参照し、オフセット電圧の補正が必要か否かを判定する。
【００８０】
オフセット電圧の補正が必要か否かの判定は、電動車両の停止中において、クロス制御の実行時刻から次の電動車両の稼動時刻までの期間が、分極が完全に解消するのに要する分極完全解消時間Ｔ以上であるか否かによって判定する。
【００８１】
即ち、クロス制御の実行時刻から次の電動車両の稼動時刻までの期間が、分極完全解消時間Ｔ以上である場合には、オフセット電圧の補正は不要であると判定する。一方、クロス制御の実行時刻から次の電動車両の稼動時刻までの期間が、分極完全解消時間Ｔ以下である場合には、オフセット電圧の補正が必要であると判定する。
【００８２】
オフセット電圧の補正が必要であると判定された場合、前述の実施形態１〜３で算出したオフセット電圧Ｖｏｆｓに、分極解消による電圧変化分に応じた分極補正係数Ａ（ｔ／Ｔ）を乗じることによって、オフセット電圧Ｖｏｆｓの補正を行う。図１２の（ｂ）は、分極補正係数Ａ（ｔ／Ｔ）の一例を示している。該分極補正係数Ａ（ｔ／Ｔ）について、図１３を参照して以下に説明する。
【００８３】
図１３は、クロス制御セルバランス処理を行う充電側電池の分極解消時の電池の電圧変化の一例を示している。図１３において、横軸は経過時間を表し、縦軸は電池の電圧を表している。図１３は、クロス制御セルバランス処理を行い、電池の分極が飽和している状態で、時刻ｔ１０で該電池のクロス制御セルバランス処理を停止した後の分極解消による電圧変化の様態を示している。
【００８４】
図１３に示すように、時刻ｔ１０でクロス制御セルバランス処理を停止すると、分極解消により電池の電圧は、時間の経過とともに漸次低下し、分極が完全に解消する分極完全解消時間Ｔまで、充電停止時の電圧から電圧が低下し続ける。この電圧変化を前もって実験等により測定しておく。この分極完全解消時間Ｔで変化する電圧を総分極電圧Ｖｐと称することとする。なお、放電側は図１３の電圧変化を上下反転した変化となる。
【００８５】
一方、クロス制御セルバランス処理を停止した時刻ｔ１０から時間ｔが経過した時点（即ち、電池の分極解消時の経過時間ｔが経過した時点）での、分極解消による変化電圧を分極変化電圧Ｖ（ｔ）と称することとする。上述の分極補正係数Ａ（ｔ／Ｔ）を、以下の（式１）により算出する。
（式１）  分極補正係数Ａ（ｔ／Ｔ）＝分極変化電圧Ｖ（ｔ）÷総分極電圧Ｖｐ
（式１）により算出した分極補正係数Ａ（ｔ／Ｔ）と分極解消時の経過時間ｔとを対応付けたマップを、分極補正係数テーブルとして予め記憶部２に記憶させておく。該分極補正係数テーブルの一例を、図１２の（ｂ）に示している。
【００８６】
図１２（ａ）のオフセット電圧補正部１２２は、クロス制御の実行時刻から次の電動車両の稼動時刻までの期間を、予測停止中時間として、使用パターンタイムテーブル１２１を参照して求める。また、オフセット電圧補正部１２２は、車両状態判定部１２５から、現在の電動車両が、実際に充電中であるか、停止中であるか、稼働中であるかを示す情報を取得し、該情報に応じてオフセット電圧の補正を実施する。一例として、オフセット電圧の補正は、電動車両が停止中の場合のみ実施するものとする。
【００８７】
オフセット電圧補正部１２２は、オフセット電圧の補正が必要であると判定した場合、以下の（式２）のように、実施形態１〜３で算出したオフセット電圧Ｖｏｆｓに、上述の分極補正係数Ａ（ｔ／Ｔ）を乗じて、オフセット電圧Ｖｏｆｓを補正する。
（式２）  補正オフセット電圧Ｖｏｆｓ＝オフセット電圧Ｖｏｆｓ×分極補正係数Ａ
図１４は実施形態４の動作フローの例を示す。図１４のステップＳ１４０１〜ステップＳ１４０８に示す処理は、実施形態１の図４のステップＳ４０１〜ステップＳ４０８の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。
【００８８】
ステップＳ１４０９では、クロス制御の実行日時と使用パターンタイムテーブル１２１の情報を基に、停止中の時間（予測停止中時間ｔ）を予測する。次のステップＳ１４１０では、この予測停止中時間ｔを、分極解消時の経過時間ｔと推定し、該分極解消時の経過時間ｔに応じた分極補正係数Ａ（ｔ／Ｔ）を、オフセット電圧Ｖｏｆｓに乗じて、該オフセット電圧Ｖｏｆｓを補正する。
【００８９】
次のステップＳ１４１１からステップＳ１４１３の処理は、補正後のオフセット電圧Ｖｏｆｓを用いる以外、図４で説明したステップＳ４０９からステップＳ４１１の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。図１４に示す実施形態４の動作フローでは、クロス制御の実行開始時の時刻（図３の時刻ｔ１）のみを基に、停止中の時間（予測停止中時間ｔ）を推定し、該予測停止中時間ｔに応じた分極補正係数Ａ（ｔ／Ｔ）を求めて、オフセット電圧Ｖｏｆｓを補正した。
【００９０】
この動作例では、クロス制御の実行中の時間が、予測停止中時間ｔに含まれており、該予測停止中時間ｔは、実際の停止中時間に対して誤差を含むこととなる。しかし、分極解消に長時間を要する電池に対しては、このクロス制御の実行中の時間は、分極解消時間に比べてごく僅かであり、無視し得るものである。
【００９１】
以上のように、オフセット電圧を補正してクロス制御を実行することにより、例えば、セルバランス処理の終了後、すぐに稼動される電動車両に対しては、セルバランス処理の終了して稼動するまでに各電池の電圧が揃うように、オフセット電圧が決定される。一方、クロス制御セルバランス処理の終了後、深夜や休日等のため長時間放置される電動車両に対しては、長時間（例えば１２時間）後に各電池の電圧が揃うように、オフセット電圧が決定される。
【００９２】
電動車両等の使用パターンを、クロス制御セルバランス処理の実施タイミング、及びクロス制御のオフセット電圧の演算に反映させることにより、電動車両等の稼動時に電池の電圧が精度よく均等化されるため、稼働中の電動車両等の電池の実使用量を増やすことができ、稼動時間を伸ばすことができる。
【００９３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施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改良、変更が可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１  制御部
２  記憶部
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  電池
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  電圧計測部
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  電流計測部
５０１  オフセット電圧情報テーブル
７０１  充電時オフセット電圧情報テーブル
８０１  放電時オフセット電圧情報テーブル
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  コイル
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７  スイッチ
１２１  使用パターンタイムテーブル
１２２  オフセット電圧補正部
１２３  カレンダー機能部
１２４  クロス制御実行日時取得部
１２５  車両状態判定部
【図１】
2014176184.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
2014176184.tif 000012
【図１１】
2014176184.tif 000013
【図１２】
2014176184.tif 000014
【図１３】
2014176184.tif 000015
【図１４】
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