(57)【要約】【課題】コンバータ方式による多直列セルのセルバランス制御において、各セルの電圧を目標精度以内に短時間で均等化するよう制御する。【解決手段】各セルの電圧を入力し、セルの平均電圧を算定し、各セルの電圧が該平均電圧からの所定値の範囲外のセルを電圧調整対象セルとして識別する対象セル識別部１−１０と、各セルの電圧分布を基に電圧調整対象セルと隣接セルとの間で、電圧を均等化させる場合の、電荷の移動方向、電荷移動後の各セルの電圧、電荷移動量を試算し記憶する試算記憶部１−２０と、試算した各セルの電圧に対して、対象セル識別部及び試算記憶部により、電圧調整対象セルの識別、電荷移動方向、移動量、セル電圧を試算して記憶する動作を繰り返し実行させる繰返し実行部１−３０と、試算記憶部で記憶した電荷移動量の総量を一度に移動させるよう、各セル間のコンバータを駆動制御するコンバータ制御部１−４０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多直列セルの各セルの電圧を入力し、該セルの平均電圧を算定し、各セルの電圧が、該平均電圧からの所定値の範囲内か範囲外かを判定し、範囲外のセルを電圧調整対象セルとして識別する対象セル識別手段と、
前記電圧調整対象セルと他のセルとの電圧分布を基に、前記該電圧調整対象セルと隣接セルとの間で、電荷を移動させて電圧を均等化させる場合の、電荷の移動方向、電荷移動後の各セルの電圧、及びセル間毎の電荷移動量を試算し記憶する試算記憶手段と、
前記試算記憶手段で記憶した各セルの電圧に対して、前記対象セル識別手段により、前記範囲外のセルを電圧調整対象セルとして識別させ、該電圧調整対象セルに対して、前記試算記憶手段により、前記電荷の移動方向、電荷移動後の各セルの電圧、及びセル間の電荷移動量を試算させ記憶させる動作を、前記電圧調整対象セルが存在しなくなるまで繰り返し実行させる繰返し実行手段と、
前記試算記憶手段で記憶された前記セル間毎の電荷移動量の総量を算定し、該総量分の電荷を一度に移動させるよう、各セル間の各コンバータを駆動制御するコンバータ制御手段と、
を備えたことを特徴とするセルバランス制御装置。
【請求項２】
前記算定記憶手段において、前記セル間の電荷移動量を、セル間で一定電流を流出／流入させるコンバータの駆動時間として算定し、
前記コンバータ制御手段は、前記電荷移動量の総量として、前記コンバータの駆動時間の総量を算定し、該総量分の駆動時間、各セル間の各コンバータを駆動することを特徴とする請求項１記載のセルバランス制御装置。
【請求項３】
前記対象セル識別手段は、前記平均電圧からの所定値の範囲として、該平均電圧から目標均等化精度の許容誤差の電圧分の範囲とし、
前記試算記憶手段は、隣接セルとの間で移動させる電荷量として、前記目標均等化精度の許容誤差の電圧分の変化に相当する移動電荷量とすることを特徴とする請求項１又は２記載のセルバランス制御装置。
【請求項４】
前記対象セル識別手段は、各セルの電圧が、前記平均電圧からの前記所定値の範囲外で、かつ微調整対象電圧の範囲内か否かを判定し、各セルの電圧が、該平均電圧からの該所定値の範囲外で、かつ該微調整対象電圧の範囲内のセルを電圧調整対象セルとして識別することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のセルバランス制御装置。
【請求項５】
多直列セルの各セルの電圧を入力し、該セルの平均電圧を算定し、各セルの電圧が、該平均電圧からの所定値の範囲内か範囲外かを判定し、範囲外のセルを電圧調整対象セルとして識別する第１のステップと、
前記電圧調整対象セルと他のセルとの電圧分布を基に、該電圧調整対象セルと隣接セルとの間で、電荷を移動させて電圧を均等化させる場合の、電荷の移動方向、電荷移動後の各セルの電圧、及びセル間毎の電荷移動量を試算し記憶する第２のステップと、
前記第２のステップで記憶した各セルの電圧に対し、前記第１のステップにより、前記範囲外のセルを電圧調整対象セルとして識別させ、該電圧調整対象セルに対して、前記第２のステップにより、前記電荷の移動方向、電荷移動後の各セルの電圧、及びセル間の電荷移動量を試算させ記憶させる動作を、該電圧調整対象セルが存在しなくなるまで繰り返し実行させる第３のステップと、
前第２のステップで記憶された前記セル間毎の電荷移動量の総量を算定し、該総量分の電荷を一度に移動させるよう、各セル間の各コンバータを駆動制御する第４のステップと、
を含むことを特徴とするセルバランス制御方法。
【請求項６】
前記第２のステップにおいて、前記セル間の電荷移動量を、セル間で一定電流を流出／流入させるコンバータの駆動時間として算定し、
前記第４のステップにおいて、前記電荷移動量の総量として、前記コンバータの駆動時間の総量を算定し、該総量分の駆動時間、各セル間の各コンバータを駆動することを特徴とする請求項５記載のセルバランス制御方法。
【請求項７】
前記第１のステップにおいて、前記平均電圧からの所定値の範囲として、該平均電圧から目標均等化精度の許容誤差の電圧分の範囲とし、
前記第２のステップにおいて、隣接セルとの間で移動させる電荷量として、前記目標均等化精度の許容誤差の電圧分の変化に相当する移動電荷量とすることを特徴とする請求項５又は６記載のセルバランス制御方法。
【請求項８】
前記第１のステップにおいて、各セルの電圧が、前記平均電圧からの前記所定値の範囲外で、かつ微調整対象電圧の範囲内か否かを判定し、各セルの電圧が、該平均電圧からの該所定値の範囲外で、かつ該微調整対象電圧の範囲内のセルを電圧調整対象セルとして識別することを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載セルバランス制御方法。
【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「多直列セル」という）の電圧を均等化させるセルバランス制御装置及びセルバランス制御方法に関し、特に、多直列セルに対するセルバランスにおける各セルの電圧微調整に好適に適用可能なセルバランス制御装置及びセルバランス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多直列セルのバッテリでは、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。各セルの電圧を低損失で均等化させるセルバランス回路として、スイッチ素子とインダクタとにより電圧を変換するコンバータを用いた回路が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
図５は、コンバータを用いたセルバランス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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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組のコンバータＳＣ１２，ＳＣ２３，ＳＣ３４，ＳＣ４５が構成される。これら４組のコンバータＳＣ１２，ＳＣ２３，ＳＣ３４，ＳＣ４５に対して、それぞれ、各組内の２個のセルの一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、他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。
【０００７】
例えば、セルＣｅ１とセルＣｅ２の組において、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。
【０００８】
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、セルＣｅ１からセル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。
【０００９】
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。
【００１０】
しかし、各セルの電圧が厳密に等しくなるようにセルバランスを行うことは難しく、或る程度の精度（許容誤差）の範囲内で各セルの電圧が等しくなるように、セルバランスが行われる。セルバランスを所定の精度の範囲内で実施する方法として、例えば、下記の特許文献２には、各セルの電圧を検出し、電圧が最大のセルと最小のセルとを抽出し、その電圧の差が閾値以上のとき、電圧が最大のセルから最小のセルへとコンデンサを介して電荷を移動させるセルバランス方法であって、閾値を、セルバランスの要求精度からセルの電圧間の差に発生するマイナス方向の検出誤差の最大値を差し引いた値以下に設定したセルバランス方法が記載されている。
【００１１】
セルバランス時の各セル電圧の微調整を行う方法として、ＣＶ（Constant Voltage:定電圧）充電制御を行い、電池セル電圧が一定になる様に電流を制御して均等化を行う方法や、所定のパルス状の電流を間欠的に流入／流出させる方法がある。その他に、内部抵抗を推定して初めに目標電圧を決めて電荷を移動させる方法や、セルバランス開始時に、ＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）から予め移動電荷量を算出してバランス駆動を行う方法などがある。
【００１２】
図６は、従来のセルバランスの微調整における、セルの電圧及びセル間電流の推移の一例を示している。図６の（ａ）は、セル間の電圧差に応じた電流を流して微調整を行う際の、２つのセルの電圧及びセル間電流の推移の一例を示している。この微調整の方法は、常にセル電圧を計測して、電池セル電圧が一致するように電圧のフィードバックを行い、セル間で流入／流出する電流を制御する方式である。
【００１３】
同図の曲線６−１は電流を流出するセルの電圧、曲線６−２は電流が流入するセルの電圧、曲線６−３はセル間電流の推移を示している。図６の（ａ）に示すように、セル間の電圧差が減少してくると、セル間電流も減少し、微調整に要する時間Ｔが長くなる。
【００１４】
図６の（ｂ）は、パルス状の電流を間欠的に流して微調整を行うセル電圧及びセル間電流の推移の一例を示している。同図の曲線６−４は電流を流出するセルの電圧、曲線６−５は電流が流入するセルの電圧、曲線６−６はセル間電流の推移を示している。図６の（ｂ）に示すように、セルバランス開始時は、セル間の電圧差に応じた電流を流してセルバランスを行うが、該セルバランスの実施後、セル間電流が所定の閾値Ｉ１以下となった時点ｔ１以降、２つのセル間で所定のパルス状の電流を複数回に亘って間欠的に流出／流入させ、セルバランスの微調整を行う。この微調整の方法も、常にセル電圧を計測して、電圧が一定範囲に収まるまでパルス状の電流を電池間で流出／流入させてセルバランスを微調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−２２０３７３号公報
【特許文献２】特開２００６−２４６６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
セルバランスの微調整の方法として、前述のＣＶ（定電圧）充電制御を行って電池セル電圧が一定になる様に電流を制御する方法は、セル電圧が一致した後、電流が徐々に小さくなるためセルバランスが完了するまでに多くの時間を要することとなる。
【００１７】
また、所定のパルス状の電流を間欠的に複数回に亘って流して微調整する方法は、パルス状の電流の流出／流入のたびに分極が生じ、その間、正確なセル電圧を計測することができないため、セルバランスの完了までに、「セル電圧測定、パルス状電流の流出／流入、分極緩和までの待機、バランス判定」のサイクルを繰り返す必要があるため、セルバランスの微調整時間Ｔに多くの時間を要することとなる。
【００１８】
また、ＳＯＣ（充電状態）を基に電荷移動量の計算を行う方法では、初めに目標値を決めるため、セルバランス終了時に誤差が生じ、セルバランス精度を高くすることができない。そのため、再度セルバランスの微調整が必要になる場合がある。また、多直列セルのセルバランスを行う場合、各セルへの電荷の移動方向や移動量を制御する必要があり、制御が煩雑なものとなる。
【００１９】
上記課題に鑑み、本発明は、コンバータ方式による多直列セルのセルバランス制御において、各セルの電圧を目標精度以内に短時間で均等化するよう制御することができるセルバランス制御装置及びセルバランス制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係るセルバランス制御装置は、多直列セルの各セルの電圧を入力し、該セルの平均電圧を算定し、各セルの電圧が、該平均電圧からの所定値の範囲内か範囲外かを判定し、範囲外のセルを電圧調整対象セルとして識別する対象セル識別手段と、前記電圧調整対象セルと他のセルとの電圧分布を基に、該電圧調整対象セルと隣接セルとの間で、電荷を移動させて電圧を均等化させる場合の、電荷の移動方向、電荷移動後の各セルの電圧、及びセル間毎の電荷移動量を試算し記憶する試算記憶手段と、前記試算記憶手段で記憶した各セルの電圧に対して、前記対象セル識別手段により、前記範囲外のセルを電圧調整対象セルとして識別させ、該電圧調整対象セルに対して、前記試算記憶手段により、前記電荷の移動方向、電荷移動後の各セルの電圧、及びセル間の電荷移動量を試算させ記憶させる動作を、前記電圧調整対象セルが存在しなくなるまで繰り返し実行させる繰返し実行手段と、前記試算記憶手段で記憶された前記セル間毎の電荷移動量の総量を算定し、該総量分の電荷を一度に移動させるよう、各セル間の各コンバータを駆動制御するコンバータ制御手段と、を備えたものである。
【００２１】
また、本発明に係るセルバランス制御方法は、多直列セルの各セルの電圧を入力し、該セルの平均電圧を算定し、各セルの電圧が、該平均電圧からの所定値の範囲内か範囲外かを判定し、範囲外のセルを電圧調整対象セルとして識別する第１のステップと、前記電圧調整対象セルと他のセルとの電圧分布を基に、該電圧調整対象セルと隣接セルとの間で、電荷を移動させて電圧を均等化させる場合の、電荷の移動方向、電荷移動後の各セルの電圧、及びセル間毎の電荷移動量を試算し記憶する第２のステップと、前記第２のステップで記憶した各セルの電圧に対し、前記第１のステップにより、前記範囲外のセルを電圧調整対象セルとして識別させ、該電圧調整対象セルに対して、前記第２のステップにより、前記電荷の移動方向、電荷移動後の各セルの電圧、及びセル間の電荷移動量を試算させ記憶させる動作を、該電圧調整対象セルが存在しなくなるまで繰り返し実行させる第３のステップと、前第２のステップで記憶された前記セル間毎の電荷移動量の総量を算定し、該総量分の電荷を一度に移動させるよう、各セル間の各コンバータを駆動制御する第４のステップと、を含むものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性を基に、多直列セルのセル電圧を均等化するために各セル間で移動する電荷の量と移動方向とを、各セルの電圧分布を判定しながら複数のステップに亘って試算し、各ステップの試算結果により得られる各セル間の移動方向毎の移動電荷量の総量を算定し、該算定した移動電荷量の総量を各セル間の各コンバータで一度に移動させるよう、該コンバータを駆動することにより、セル間の電荷移動を効率的に行うことが可能となり、セルバランスの効率が向上し、セルバランスに要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００２３】
また、前述の電荷の移動方向の決定やセル電圧の試算等の処理は、プロセッサ等により実施するため、セル数が多数でも、該処理には多くの時間は掛からず、セル数が多数のセルバランスに対しても、短時間でセルバランスを実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるセルバランス制御装置の機能ブロック構成例を示す図である。
【図２】本発明によるセルバランス制御動作のフロー例を示す図である。
【図３】セルバランスのための電荷移動及びセル電圧の試算の動作例を示す図である。
【図４】セルバランスのためのコンバータ駆動の動作例を示す図である。
【図５】コンバータを用いたセルバランス回路の一例を示す図である。
【図６】従来のセルバランスの微調整における、セルの電圧及びセル間電流の推移の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明では、多直列セルの各セルの電圧を均等化する際に、セルの開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）とＳＯＣ（充電状態）との対応関係を示すＳＯＣ−ＯＣＶ特性を基に決定した、セルの所定の電圧変化をもたらす電荷変動量を、隣接セル間で移動することとし、各セル間で移動する電荷量と移動方向とを決定する。そして、該決定結果に従って、各隣接セル間で電流を流出／流入させる各コンバータを制御し、一度のコンバータ制御により、全セルのセルバランスに必要な電流を流出／流入させる。
【００２６】
図１は、本発明によるセルバランス制御装置の機能ブロック構成例を示す。同図に示すように、セルバランス制御装置は、対象セル識別部１−１０、試算記憶部１−２０、繰返し実行部１−３０及びコンバータ制御部１−４０を備える。
【００２７】
対象セル識別部１−１０は、多直列セルの各セルの電圧をセル電圧入力部１−１１で入力し、多直列の全セルの平均電圧を平均電圧算定部１−１２で算定し、各セルの電圧を該平均電圧と電圧比較判定部１−１３で比較し、各セルの電圧が、該平均電圧からの所定値の範囲内か範囲外かを判定し、範囲外のセルを電圧調整対象セルとして識別する。
【００２８】
試算記憶部１−２０は、対象セル識別部１−１０で識別された電圧調整対象セルについて、隣接セルとの間で所定量の電荷を移動させる移動方向を、移動方向決定部１−２１で決定し、該電荷の移動後の当該セルの電圧を、セル電圧試算部１−２２で試算し、該試算電圧、当該セル間での電荷の移動量及び移動方向を記憶部１−２３で記憶する。
【００２９】
移動方向決定部１−２１における電荷移動方向の決定は、電圧調整対象セルと他のセルとの電圧分布を基に決定し、平均電圧から所定値の範囲を上回る高電圧側の電圧調整対象セルについては、該電圧調整対象セルからその隣接セルへ電荷を移動させ、平均電圧から所定値の範囲を下回る低電圧側の電圧調整対象セルについては、該電圧調整対象セルへ隣接セルから電荷を移動させることとする。
【００３０】
電圧調整対象セルに隣接するセルが両隣に存在する場合は、該両隣のセルのうち、該電圧調整対象セルとの電圧差がより大きい隣接セルとの間で電荷を移動させることとする。なお、移動方向を決定する他の方法として、電圧調整対象セルを境にして多直列セルを二つのグループに分割したときの両側のセルグループの平均電圧をそれぞれ算定し、高電圧側の電圧調整対象セルからは、該平均電圧の低いグループ側の隣接セルへ電荷を移動させ、低電圧側の電圧調整対象セルへは、該平均電圧の高いグループ側の隣接セルから電荷を移動させることすることもできる。
【００３１】
繰返し実行部１−３０は、試算記憶部１−２０で記憶した各セルの試算電圧に対して、前述の対象セル識別部１−１０の電圧比較判定部１−１３による前述の比較判定を行わせ、電圧調整対象セルか否かを再度識別させる。そして、電圧調整対象セルの存否を、対象セル存否判定部１−３１により判定し、電圧調整対象セルが存在する場合、該電圧調整対象セルに対して、前述の試算記憶部１−２０による所定量の電荷の移動方向の決定、該電荷移動後の各セルの電圧の試算並びに該電圧、電荷移動量及び移動方向の記憶を、該電圧調整対象セルが存在しなくなるまで繰り返し実行させる。
【００３２】
繰返し実行部１−３０は、電圧調整対象セルが存在しなくなったと判定すると、その旨をコンバータ制御部１−４０に通知し、コンバータ制御部１−４０は、該通知を受けると、前述の試算記憶部１−２０の記憶部１−２３に記憶された、セル間毎の電荷移動量の総量を、電荷移動量加算部１−４１で算定し、該算定した電荷移動量の総量を一度に各セル間で移動させるよう、コンバータ駆動制御部１−４２により各セル間のコンバータの駆動を制御する。
【００３３】
図２に上述のセルバランス制御動作のフロー例を示す。図２に示すように、多直列セルの各セルの測定電圧を入力し（Ｓ２−１）、多直列セルの１セル当たりの平均電圧を算定する（Ｓ２−２）。そして、各セルの電圧と平均電圧とを比較し（Ｓ２−３）、各セルの電圧が、該平均電圧からの所定値の範囲内か範囲外かを判定し、範囲外のセルを電圧調整対象セルとして識別する（Ｓ２−４）。
【００３４】
そして、電圧調整対象のセルが存在するか否かを判定し（Ｓ２−５）、電圧調整対象のセルが存在する場合、該電圧調整対象セルについて、隣接セルとの間で所定量の電荷を移動させる移動方向を決定し、該電荷の移動後の当該セルとその隣接セルの電圧を試算し、該セルの試算電圧、該セル間での電荷の移動量及び移動方向を記憶する（Ｓ２−６）。
【００３５】
電荷移動方向の決定方法は、前述の図１で説明した移動方向決定部１−２１における決定方法と同様の方法とすることができる。上述のステップ（Ｓ２−６）で記憶した各セルの電圧に対して、前述のステップ（Ｓ２−３）による平均電圧との比較判定を実行させ、電圧調整対象セルを識別させる。
【００３６】
そして、電圧調整対象セルが存在するか否かを判定し（Ｓ２−５）、存在する場合、該電圧調整対象セルに対して、前述のステップ（Ｓ２−６）による所定量の電荷移動後の各セルの電圧、該セル間の電荷移動量及び移動方向の試算及びそれらの記憶を、該電圧調整対象セルが存在しなくなるまで繰り返し実行させる（Ｓ２−３〜Ｓ２−６）。
【００３７】
上述のステップ（Ｓ２−５）の判定で、電圧調整対象セルが存在しないと判定されたとき、前述のステップ（Ｓ２−６）で記憶されたセル間毎の電荷移動量の総量を算定し（Ｓ２−７）、該算定した総量の電荷を各セル間で一度に移動させるよう、各セル間の各コンバータの駆動を制御する（Ｓ２−８）。
【００３８】
以下に本発明によるセルバランス制御の具体例について説明する。この具体例として、セル電圧を均等化するに当たって、目標とするセルの均等化電圧を多直列セルの平均電圧とし、該平均電圧に対する目標均等化精度として±１０ｍＶの誤差を許容範囲とし、該±１０ｍＶの誤差許容範囲を越える電圧のセルに対して、均等化のための電圧調整を行うものとする。
【００３９】
また、セルのＳＯＣ−ＯＣＶ特性を基に、セルの電圧が１０ｍＶ変化するのに必要な電荷移動量Ｑ１０ｍＶを求めておく。そして、隣接セル間で電流を流出／流入するコンバータを、常に定電流モードで駆動するものとし、該定電流をＩｃとする。すると、セルの電圧を１０ｍＶ変化させるのに必要な電荷移動のためのコンバータの駆動時間Ｔ１０ｍＶは、
Ｔ１０ｍＶ＝Ｑ１０ｍＶ÷Ｉｃ
として算出することが可能となる。
【００４０】
ここで、図３に示すように、第１セルＣｅ１〜第４セルＣｅ４の多直列セルのセルバランスを行うものとする。図３において（ａ）に示す初期状態では、第１セルＣｅ１の電圧が＋２１ｍＶ、第２セルＣｅ２の電圧が−７ｍＶ、第３セルＣｅ３の電圧が−２ｍＶ、第４セルＣｅ４の電圧が−１２ｍＶであるとする。なお、ここでは平均電圧を基準電圧０ｍＶとし、各セルの電圧を該基準電圧０ｍＶに対する電圧として表すこととする。
【００４１】
図３の（ａ）に示す初期状態では、第１セルＣｅ１が目標電圧である平均電圧から＋２１ｍＶ、第４セルＣｅ４が−１２ｍＶずれ、平均電圧に対する目標均等化精度である±１０ｍＶの誤差の許容範囲を越えている。
【００４２】
そこで、第１セルＣｅ１から第２セルＣｅ２へ、また、第４セルＣｅ４へ第３セルＣｅ３から、それぞれセル電圧が１０ｍＶ変化するのに必要なコンバータの駆動時間を算出する。算出された該駆動時間は、それぞれａ１、ｃ１であったとする。これらは、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性、及びコンバータの電流値Ｉｃを基に算出される。算出した駆動時間ａ１、ｃ１はそれぞれ記憶部に記憶する。
【００４３】
上述の駆動時間ａ１、ｃ１の電荷移動により変化する各セルの電圧を試算する。この例では、図３の（ｂ）に示す１回目試算状態のように、第１セルＣｅ１は＋１１ｍＶ、第２セルＣｅ２は＋３ｍＶ、第３セルＣｅ３は−１２ｍＶ、第４セルＣｅ４は−２ｍＶとなる。
【００４４】
（ｂ）に示す１回目試算状態では、未だ、第１セルＣｅ１の電圧＋１１ｍＶが、目標電圧０ｍｖよりも許容範囲±１０ｍＶ以上ずれている。そこで、２回目の試算として、第１セルＣｅ１から第２セルＣｅ２へ、更にセル電圧が１０ｍＶ変化するコンバータ駆動時間ａ２を算出し、該駆動時間ａ２を記憶部に記憶する。
【００４５】
２回目の試算状態では図３の（ｃ）に示すように、第１セルＣｅ１は＋１ｍＶ、第２セルＣｅ２は＋１３ｍＶ、第３セルＣｅ３は−１２ｍＶ、第４セルＣｅ４は−２ｍＶとなる。２回目試算状態では、第２セルＣｅ２の電圧＋１３ｍＶが、目標電圧０ｍｖから許容範囲±１０ｍＶを越えてずれている。
【００４６】
そこで、第２セルＣｅ２から隣接セルへ電荷を移動させるが、第２セルＣｅ２に隣接する第１セルＣｅ１と第３セルＣｅ１とで、電圧差を比較すると、第１セルＣｅ１との電圧差１２ｍＶより、第３セルＣｅ３との電圧差２５ｍＶの方が大きい。従って、第２セルＣｅ２から第３セルＣｅ３へ、セル電圧が１０ｍ変化するコンバータの駆動時間ｂ３を算出し、該駆動時間ｂ３を記憶する。
【００４７】
３回目の試算状態では図３の（ｄ）に示すように、第１セルＣｅ１は＋１ｍＶ、第２セルＣｅ２は＋３ｍＶ、第３セルＣｅ３は−２ｍＶ、第４セルＣｅ４は−２ｍＶとなる。３回目の試算を経た状態では、第１セルＣｅ１〜第４セルＣｅ４の電圧は、何れも目標電圧０ｍｖに対して許容範囲±１０ｍＶ以内の電圧となる。
【００４８】
従って、１回目〜３回目の試算における電荷移動により、目標精度範囲内でセル電圧がバランスすると判定し、セル間で電荷を移動させるコンバータの駆動方向及び駆動時間の算定を完了する。この算定結果から、各セル間の各コンバータに対して、以下のように駆動するよう制御する。
【００４９】
各試算の過程で算定した各セル間のコンバータの駆動方向毎の駆動時間を総計し、各セル間のコンバータを、駆動方向毎に該総計の時間駆動する。なお、この算定結果は、算定の計算経緯に影響されない。図３の例では、（ｄ）に示すように、第１セルＣｅ１から第２セルＣｅ２へ駆動時間ａ１＋ａ２、第２セルＣｅ２から第３セルＣｅ３へ駆動時間ｂ３、第３セルＣｅ３から第４セルＣｅ４へ駆動時間ｃ１、駆動する。
【００５０】
図４に、コンバータの一度の駆動で、セルバランスに必要な全電荷を移動させたときのセル電圧及びセル間電流の推移の一例を示す。図４の（ａ）は、セルバランス実施前の各セルの初期状態を示す。図４の（ｂ）は、このセルの初期状態に対して、上述の図３に示した試算過程を経て決定した各セル間のコンバータの駆動時間を示す。図４の（ｃ）は、或るセル間で、セルバランスに必要な全電荷を移動させたときのセル電圧及びセル間電流の推移を示し、曲線４−１は電流を流出するセルの電圧、曲線４−２は電流が流入するセルの電圧、曲線４−３はセル間電流の推移を示している。図４の（ｃ）に示すように、セルバランス開始時は、セル間の電圧差に応じた電流を流してセルバランスを行うが、該セルバランスの実施後、セル間電流が微量電流Ｉ１以下となった時点ｔ１以降は、セルバランスに必要な全電荷を一度に移動させるため、分極の発生も１回のみであり、セルバランスの微調整時間Ｔが短縮される。即ち、セル間電流が微量電流Ｉ１以下となった時点ｔ１以降に、本発明のセルバランス制御を行う。また、本発明のセルバランス制御は、セル間電流が微量電流Ｉ１以下となった時点ｔ１から、電池の分極が緩和するまで待機し、その後実施しても良い。
【００５１】
なお、本発明によるセルバランス制御は、セルバランスの微調整のみに限られるものではなく、セル電圧が大きく異なるセルバランス開始時からでも適用可能である。セルバランスの微調整時にのみ適用する場合には、前述の対象セル識別部１−１０において、各セルの電圧が、平均電圧からの所定値の範囲外で、かつ微調整対象電圧の範囲内か否かを判定し、各セルの電圧が、該平均電圧からの該所定値の範囲外で、かつ該微調整対象電圧の範囲内のセルを電圧調整対象セルとして識別する構成とすることができる。
【００５２】
以上、本発明によるセルバランス制御の実施の形態について説明したが、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採ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１−１０      対象セル識別部
１−１１      セル電圧入力部
１−１２      平均電圧算定部
１−１３      電圧比較判定部
１−２０      試算記憶部
１−２１      移動方向決定部
１−２２      セル電圧試算部
１−２３      記憶部
１−３０      繰返し実行部
１−３１      対象セル存否判定部
１−４０      コンバータ制御部
１−４１      電荷移動量加算部
１−４２      コンバータ駆動制御部
【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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