(57)【要約】【課題】アクティブバランシングによる容量調整を、短い時間で、かつ、高効率で行なうことができる組電池の制御装置を提供すること。【解決手段】複数のセルを直列に接続してなる組電池において、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の充電状態と電荷を入出力した際の電荷移動損失とを考慮した電荷移動量、および電荷の入出力方向を算出し、算出した電荷移動量および電荷の入出力方向に基づいて、電荷移動を行なうセルおよび／またはモジュールを設定し、設定されたセルおよび／またはモジュールについて、電荷移動処理を実行するとともに、電荷移動処理を実行する前に、電荷移動処理を実行した場合に電荷移動回路に流れる電流値を予測し、予測した電流値が所定の閾値以上である場合に、電流値が閾値未満となるように制限する。【選択図】  図１
2014096918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを直列に接続してなる組電池の制御装置であって、
特定のセルと該特定セルを含む複数のセルから構成されるモジュールとの間における電荷の移動を行なうセルバランシング、および／または複数のセルから構成されるモジュール間で電荷の移動を行なうモジュールバランシングが可能な複数の電荷移動回路と、
前記組電池を構成する各セルおよび／または各モジュールの現在の充電状態を検出する検出手段と、
電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の充電状態と電荷を入出力した際の電荷移動損失とを考慮した電荷移動量、および電荷の入出力方向を算出する電荷移動量算出手段と、
算出した電荷移動量および電荷の入出力方向に基づいて、電荷移動を行なうセルおよび／またはモジュールを設定し、前記複数の電荷移動回路を制御することで、設定されたセルおよび／またはモジュールについて、前記セルバランシングおよび／または前記モジュールバランシングを行わせる電荷移動処理を実行する制御手段と、を備え、
前記複数の電荷移動回路のうち、少なくとも一部の電荷移動回路は、他の電荷移動回路と共用する配線を有しており、
前記制御手段は、前記電荷移動処理を実行する前に、前記電荷移動処理を実行した場合に前記複数の電荷移動回路に流れる電流値を予測し、予測した前記電流値が所定の閾値以上である場合には、前記複数の電荷移動回路に流れる電流値が前記閾値未満となるように制限することを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池の制御装置であって、
前記制御手段は、前記セルバランシングと、前記モジュールバランシングとを同時に行わせることを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の組電池の制御装置であって、
前記制御手段は、前記複数の電荷移動回路に流れる電流値を予測する際に、前記複数の電荷移動回路を構成する配線のうち、複数のモジュール間で共用されている配線に流れる電流値を予測し、該配線に流れる電流値が前記閾値以上である場合に、前記配線に流れる電流値が前記閾値未満となるように制限することを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の組電池の制御装置であって、
前記検出手段は、前記組電池を構成するセルおよび／またはモジュールの電圧、および、前記制御手段により設定された電荷移動処理の条件に基づいて、各セルおよび／または各モジュールの現在の充電状態を検出し、
前記検出手段は、前記制御手段により、前記複数の電荷移動回路に流れる電流値が前記閾値未満となるように制限する処理が行われた場合には、前記電荷移動処理の条件として、前記閾値未満に制限された電流値を用いることを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の組電池の制御装置であって、
前記制御手段は、前記複数の電荷移動回路に流れる電流値を予測した結果、予測した前記電流値が所定の閾値以上である場合には、前記複数の電荷移動回路に流れる電流値が前記閾値未満となるように、電荷移動処理を実行する際の電流指令値を低下させることを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の組電池の制御装置であって、
前記制御手段は、電荷移動を行なうセルおよび／またはモジュールのうち、予測した前記電流値が所定の閾値以上となる配線を利用して電荷移動が行われるセルおよび／またはモジュールについてのみ、電荷移動処理を実行する際の電流指令値を低下させることを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の組電池の制御装置であって、
前記制御手段は、前記複数の電荷移動回路に流れる電流値を予測した結果、予測した前記電流値が所定の閾値以上である場合には、前記複数の電荷移動回路に流れる電流値が前記閾値未満となるように、電荷移動を行なうセルおよび／またはモジュールを再度、設定し直すことを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の組電池の制御装置であって、
前記制御手段は、前記セルバランシングおよび前記モジュールバランシングのうち、一方のみが実行されるように、電荷移動を行なうセルおよび／またはモジュールを再度、設定し直すことを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の組電池の制御装置であって、
前記制御手段は、前記セルバランシングのみが実行されるように、電荷移動を行なうセルおよび／またはモジュールを再度、設定し直すことを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の組電池の制御装置であって、
前記制御手段は、バラツキの大きいセルおよび／またはモジュールについて優先的に電荷移動が行われるように、電荷移動を行なうセルおよび／またはモジュールを再度、設定し直すことを特徴とする組電池の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のセルを直列に接続し、所定数ごとにモジュール化されてなる組電池の容量調整を行なう方法として、組電池を構成する各セル間や各モジュール間で、電荷移動を行なうアクティブバランシングが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５２１３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されたアクティブバランシングにおいては、以下の課題がある。
【０００５】
すなわち、特許文献１に開示されたアクティブバランシングにおいては、容量ばらつきの計測を行い、計測された容量ばらつきに基づいて、容量調整を行なうものであるため、容量ばらつきを精度良く算出する必要があることから、容量調整のための電荷移動、および各セル間の容量ばらつきの計測を繰り返し行なう必要がある。そのため、電荷移動を行なう際の電荷移動量を小さくした場合には、各セル間の容量ばらつきの計測の頻度が高くなってしまい、結果として、容量調整に要する時間が長くなってしまうという問題がある。特に、各セル間の容量ばらつきの計測を行なう際には、各セルの電圧やＳＯＣを精度良く測定する必要があることから、電荷移動を停止した後、残留電荷による電圧誤差や分極の解消を待ってから、電圧やＳＯＣを測定する必要があり、そのため、容量ばらつきの計測の頻度が高くなると、容量調整のための電荷移動を停止している時間が長くなってしまい、結果として、容量調整に要する時間が長くなってしまうこととなる。
【０００６】
一方で、容量調整のための電荷移動量を大きくした場合には、目標電圧あるいは目標ＳＯＣ付近で、充電と放電を繰り返すチャタリング現象が発生してしまい、チャタリング現象により、容量調整に要する時間が長くなってしまうという問題がある。特に、このようなチャタリング現象は、各セル間および各モジュール間において同時に、アクティブバランシングによる電荷移動を行なった場合により顕著となる。さらには、各セル間または各モジュール間における電荷移動の効率は１００％でないため、チャタリング現象により、容量調整に要する時間が長くなってしまうと、不要に電荷移動を行なうこととなってしまい、これにより電荷移動効率が低下してしまうという問題も生じてしまう。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、アクティブバランシングによる容量調整を、短い時間で、かつ、高効率で行なうことができる組電池の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数のセルを直列に接続してなる組電池において、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の充電状態と電荷を入出力した際の電荷移動損失とを考慮した電荷移動量、および電荷の入出力方向を算出し、算出した電荷移動量および電荷の入出力方向に基づいて、電荷移動を行なうセルおよび／またはモジュールを設定し、設定されたセルおよび／またはモジュールについて、電荷移動処理を実行するとともに、電荷移動処理を実行する前に、電荷移動処理を実行した場合に電荷移動回路に流れる電流値を予測し、予測した電流値が所定の閾値以上である場合に、電流値が閾値未満となるように制限することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の容量および電荷移動損失を考慮して、電荷移動量および電荷の入出力方向を算出し、これに基づいて、電荷移動を行なうセルおよび／またはモジュールを設定するため、アクティブバランシングによる容量調整を、短い時間で、かつ、高効率で行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係る組電池システムを示す構成図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るセルバランシング回路およびモジュールバランシング回路の具体的な構成を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るセルバランシングを説明するための図である。
【図４】図４は、本実施形態に係るセルバランシングを説明するための図である。
【図５】図５は、制御装置１０の構成を示すブロック図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、セルバランシングのみを行なう方法、モジュールバランシングのみを行なう方法、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法のそれぞれの概要について説明するための図である。
【図７】図７は、本実施形態に係るセルバランシングを示す模式図である。
【図８】図８は、セルとモジュールとの間における電荷移動について説明するための図である。
【図９】図９は、セルバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、セルバランシングを行なうセルの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。
【図１１】図１１は、セルバランシングを行なうセルの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。
【図１２】図１２は、セルバランシングを行なうセルの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係るモジュールバランシングを示す模式図である。
【図１４】図１４は、モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、本実施形態に係るモジュールバランシングを示す模式図である。
【図１６】図１６は、セル−モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、本実施形態に係るセルバランシング回路およびモジュールバランシング回路に流れる電流の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
＜組電池システムの構成＞
図１は、本実施形態に係る組電池システムを示す構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る組電池システムは、６個のモジュールＭ１〜Ｍ６を備えている。これらモジュールＭ１〜Ｍ６のうち、モジュールＭ１は、１６個のセルＣ１〜Ｃ１６から構成されており、これらセルＣ１〜Ｃ１６は直列に接続されている。同様に、モジュールＭ２〜Ｍ６も、それぞれ、直列に接続された１６個のセルＣ１７〜Ｃ３２、Ｃ３３〜Ｃ４８、Ｃ４９〜Ｃ６４、Ｃ６５〜Ｃ８０、Ｃ８１〜Ｃ９６から構成されている。そして、図１に示すように、各モジュールＭ１〜Ｍ６は、互いに直列に接続され、これにより、９６個のセルが直列接続され、組電池を構成している。なお、本実施形態においては、図１に示すように、６個のモジュールＭ１〜Ｍ６によりモジュール化された９６個のセルからなる組電池を例示したが、このような構成に特に限定されるものではない。
【００１３】
また、本実施形態に係る組電池システムは、制御装置１０を備えており、制御装置１０は、各モジュールＭ１〜Ｍ６のセルバランシングを行うためのセルバランシング回路ＡＣＢ１〜ＡＣＢ６、各モジュールＭ１〜Ｍ６間のモジュールバランシングを行うためのモジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ２５，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６を制御することにより、組電池を構成するセルおよびモジュール間において、アクティブバランシングによる容量調整を行なう。なお、具体的な容量調整方法は後述する。
【００１４】
さらに、本実施形態に係る組電池システムは、９６個のセルＣ１〜Ｃ９６に流れる電流値を検出するための電流センサ２０を備えており、電流センサ２０により検出された電流値は、制御装置１０に所定の間隔で送信される。また、各モジュールＭ１〜Ｍ６の近傍には、各モジュールＭ１〜Ｍ６の温度を測定するための温度センサ３０が備えられており、各温度センサ３０により測定された各モジュールＭ１〜Ｍ６の温度は、制御装置１０に所定の間隔で送信される。
【００１５】
図２に、セルバランシング回路およびモジュールバランシング回路の具体的な構成を示す。なお、図２は、組電池を構成するモジュールＭ１〜Ｍ６のうち、モジュールＭ１〜Ｍ３、ならびに、モジュールＭ１〜Ｍ３に関連するセルバランシング回路およびモジュールバランシング回路のみを示している。また、図２中においては、各モジュールＭ１〜Ｍ３を構成するセルのうち一部のセル、およびこれに対応する回路構成については省略して示している。
【００１６】
ここで、セルバランシング回路ＡＣＢ１を例示すると、セルバランシング回路ＡＣＢ１は、モジュールＭ１を構成する各セルＣ１〜Ｃ１６と、モジュールＭ１との間で容量調整、すなわち、セルバランシング（セルとモジュールとの間での容量調整）を行なうための回路である。セルバランシング回路ＡＣＢ１は、図２に示すように、スイッチＳ１〜Ｓ２０、ダイオードＤ１、およびトランスＴ１１を備えている。
【００１７】
以下、セルバランシング回路ＡＣＢ１により実行されるセルバランシングについて説明する。なお、セルバランシングは、制御装置１０（図１参照）により、セルバランシング回路ＡＣＢ１を構成する各スイッチＳ１〜Ｓ２０を開閉制御されることにより実行される。たとえば、モジュールＭ１を構成するセルＣ２から、モジュールＭ１へと放電する場合には、図３に示すように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ１８，Ｓ１９が閉とされ、スイッチＳ２０を開閉制御することにより、セルＣ２が放電し、セルＣ２の放電により出力された電荷が、トランスＴ１１を介して、モジュールＭ１を充電するための電荷に変換され、これにより、モジュールＭ１（モジュールＭ１を構成する全てのセルＣ１〜Ｃ１６）が充電されることとなる。ここで、セルＣ２の電圧をＶｃｅｌｌ＿２とし、セルＣ２からの放電電流をＩｃｅｌｌ＿２とし、モジュールＭ１全体の電圧をＶｍｏｄｕｌｅ＿１とし、モジュールＭ１の充電電流をＩｍｏｄｕｌｅ＿１とし、充電方向に電流が流れる場合をプラスとし、逆に、放電方向に電流が流れる場合をマイナスとした場合に、下記式（１）の関係が成り立つこととなる。
η×Ｖｃｅｌｌ＿２×Ｉｃｅｌｌ＿２＝−Ｖｍｏｄｕｌｅ＿１×Ｉｍｏｄｕｌｅ＿１    （１）
なお、ηは、トランスＴ１１の電荷移動効率を示す。
【００１８】
あるいは、これとは逆に、モジュールＭ１を構成するセルＣ２に、モジュールＭ１から充電する場合には、図４に示すように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ１８，Ｓ１９を閉とし（スイッチＳ１８，Ｓ１９の閉方向を逆方向とし）、スイッチＳ２０を開閉制御することにより、モジュールＭ１から出力された電荷が、トランスＴ１１を介して、セルＣ２に充電されることとなる。そして、この場合には、下記式（２）の関係が成り立つこととなる。
Ｖｃｅｌｌ＿２×Ｉｃｅｌｌ＿２＝−η×Ｖｍｏｄｕｌｅ＿１×Ｉｍｏｄｕｌｅ＿１    （２）
【００１９】
このように、本実施形態では、制御装置１０（図１参照）により、セルバランシング回路ＡＣＢ１において、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ１８，Ｓ１９を閉とし、スイッチＳ２０を開閉制御させることにより、モジュールＭ１を構成するセルＣ２からモジュールＭ１へ、あるいは、モジュールＭ１からセルＣ２へ電荷を移動させることができる。本実施形態では、このようにしてセルバランシングを実行する。
【００２０】
なお、セルバランシング回路ＡＣＢ１を構成する各スイッチのうち、スイッチＳ１〜Ｓ１７は、セルバランシングを実行するためのスイッチに該当する。そのため、図２、図３に示すように、セルＣ２とモジュールＭ１との間でセルバランシングを実行する場合には、スイッチＳ２，Ｓ３を閉としたが、たとえば、セルＣ１とモジュールＭ１との間でセルバランシングを実行する場合には、スイッチＳ１，Ｓ２を閉とすればよい。同様に、セルＣ３の場合には、スイッチＳ３，Ｓ４を閉とし、また、セルＣ４の場合には、スイッチＳ４，Ｓ５を閉とすればよく、さらに、セルＣ５〜Ｃ１６についても、対応するスイッチ（スイッチＳ５〜Ｓ１７）を閉とすればよい。また、スイッチＳ１８，Ｓ１９は電荷移動方向を制御するためのスイッチであり、図３、図４に示すように、所望の電荷方向に応じてスイッチＳ１８，Ｓ１９を制御することにより、各セルＣ１〜Ｃ１６からモジュールＭ１へと放電したり、逆に、モジュールＭ１から各セルＣ１〜Ｃ１６に充電することができるようになっている。さらに、スイッチＳ２０は、開閉制御することにより、トランスＴ１１を介して、電荷移動を行なう際に用いられるスイッチである。
【００２１】
図２に戻り、上述したモジュールＭ１と同様に、モジュールＭ２も、モジュールＭ２を構成する各セルＣ１７〜Ｃ３２と、モジュールＭ２との間でセルバランシングを行なうための回路である、セルバランシング回路ＡＣＢ２を備えており、セルバランシング回路ＡＣＢ２は、図２に示すように、上述したモジュールＭ１に対応するセルバランシング回路ＡＣＢ１と同様に、スイッチＳ２１〜Ｓ４０、ダイオードＤ２、およびトランスＴ２２を備えている。そして、上記と同様にして、制御装置１０（図１参照）により、セルバランシング回路ＡＣＢ２を構成するスイッチＳ２１〜Ｓ４０を制御することにより、モジュールＭ２を構成する各セルＣ１７〜Ｃ３２と、モジュールＭ２との間で電荷を移動させるセルバランシングが実行されるようになっている。
【００２２】
さらに、上述したモジュールＭ１，Ｍ２と同様に、モジュールＭ３も、モジュールＭ３を構成する各セルＣ３３〜Ｃ４８と、モジュールＭ３との間でセルバランシングを行なうための回路である、セルバランシング回路ＡＣＢ３を備えており、セルバランシング回路ＡＣＢ３は、図２に示すように、上述したモジュールＭ１に対応するセルバランシング回路ＡＣＢ１，ＡＣＢ２と同様に、スイッチＳ４１〜Ｓ６０、ダイオードＤ３、およびトランスＴ３３を備えている。そして、上記と同様にして、制御装置１０（図１参照）により、セルバランシング回路ＡＣＢ３を構成するスイッチＳ４１〜Ｓ６０を制御することにより、モジュールＭ３を構成する各セルＣ３３〜Ｃ４８と、モジュールＭ３との間で電荷を移動させるセルバランシングが実行されるようになっている。
【００２３】
また、図１に示すように、モジュールＭ４〜Ｍ６も、上述したモジュールＭ１〜Ｍ３と同様に、各モジュールを構成する各セルと、各モジュールとの間でセルバランシングを行なうための回路である、セルバランシング回路ＡＣＢ４〜ＡＣＢ６を備えており、セルバランシング回路ＡＣＢ４〜ＡＣＢ６も、上述したセルバランシング回路ＡＣＢ１〜ＡＣＢ３と同様の構成を有しており、同様に作用する。
【００２４】
また、本実施形態の組電池システムは、図１、図２に示すように、上述したセルバランシング回路ＡＣＢ１〜ＡＣＢ６に加えて、各モジュールＭ１〜Ｍ６間のモジュールバランシングを行うためのモジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ２５，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６を備えている。たとえば、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２を例示すると、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２は、モジュールＭ１と、モジュールＭ２と間で容量調整、すなわち、モジュールバランシング（モジュール間での容量調整）を行なうための回路である。モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２は、図２に示すように、スイッチＳ１２１，Ｓ１２２、トランスＴ１２を備えている。
【００２５】
モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２による、モジュールＭ１と、モジュールＭ２との間における容量調整方法、すなわち、モジュールバランシングの方法としては、上述したセルバランシングと同様であり、その具体的な容量調整方法としては以下の通りである。なお、モジュールバランシングは、制御装置１０（図１参照）により、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２を構成する各スイッチＳ１２１，Ｓ１２２を開閉制御されることにより実行される。
【００２６】
すなわち、モジュールＭ１（すなわち、モジュールＭ１を構成する全てのセルＣ１〜Ｃ１６）から、モジュールＭ２（すなわち、モジュールＭ２を構成する全てのセルＣ１７〜Ｃ３２）へと放電し、モジュールＭ１からモジュールＭ２へと電荷を移動させる場合には、たとえば、スイッチＳ１２２を閉とし、ジュールＭ１に対応するスイッチＳ１２１を開閉制御することにより、モジュールＭ１からモジュールＭ２へと電荷の移動が行なわれる。あるいは、これとは逆に、モジュールＭ２からモジュールＭ１へと放電し、モジュールＭ２からモジュールＭ１へと電荷を移動させる場合には、たとえば、スイッチＳ１２１を閉とし、モジュールＭ２に対応するスイッチＳ１２２を開閉制御することにより、モジュールＭ２からモジュールＭ１へと電荷の移動が行なわれる。
【００２７】
同様に、図１、図２に示すように、モジュールバランシング回路ＭＭＢ２３は、モジュールＭ２と、モジュールＭ３と間でモジュールバランシングを行なうための回路であり、上述したモジュールバランシング回路ＭＭＢ１２と同様に、スイッチＳ２３１，Ｓ２３２、トランスＴ２３を備えている。そして、上記と同様にして、制御装置１０（図１参照）により、モジュールバランシング回路ＭＭＢ２３を構成するスイッチＳ２３１，Ｓ２３２を制御することにより、モジュールＭ２（すなわち、モジュールＭ２を構成する全てのセルＣ１７〜Ｃ３２）と、モジュールＭ３（すなわち、モジュールＭ３を構成する全てのセルＣ３３〜Ｃ４８）との間で電荷移動させるモジュールバランシングが実行されるようになっている。
【００２８】
また、上述したモジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３と同様に、図１に示すように、モジュールバランシング回路ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６も、それぞれ、モジュールＭ４とＭ５との間、および、モジュールＭ５とＭ６との間で、モジュールバランシングを行うための回路であり、モジュールバランシング回路ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６も、上述したモジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３と同様の構成を有しており、同様に作用する。
【００２９】
さらに、図１に示すように、モジュールＭ２と、モジュールＭ５との間には、これらモジュールＭ２とＭ５と間で、モジュールバランシングを行うための回路である、モジュールバランシング回路ＭＭＢ２５が備えられている。図２に示すように、モジュールバランシング回路ＭＭＢ２５は、スイッチＳ２５１，Ｓ２５２、トランスＴ２５を備えており、トランスＴ２５を介して、一方は、モジュールＭ２に接続されており、他方が、不図示のモジュールＭ５に接続されており、これにより、上述したモジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３と同様にして、モジュールＭ２とＭ５と間で、モジュールバランシングが行われるようになっている。
【００３０】
このように本実施形態の組電池システムにおいては、図１に示すように、モジュールＭ１〜Ｍ３は、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３により、モジュールバランシングが行われるようになっており、一方、モジュールＭ４〜Ｍ６は、モジュールバランシング回路ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６により、モジュールバランシングが行われるようになっている。加えて、本実施形態の組電池システムは、モジュールＭ２とＭ５との間でモジュールバランシングを行うためのモジュールバランシング回路ＭＭＢ２５をさらに備えており、これにより、本実施形態の組電池システムを構成する全てのモジュールＭ１〜Ｍ６は、互いに、アクティブバランシングによる容量調整が行われるようになっている。
【００３１】
以上のように、本実施形態の組電池システムは、図１に示すように、セルバランシング回路ＡＣＢ１〜ＡＣＢ６、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６，ＭＭＢ２５を備え、これらの回路を、制御装置１０により制御することで、各モジュールＭ１〜Ｍ６を構成するセルＣ１〜Ｃ９６と、各モジュールＭ１〜Ｍ６間の容量調整を行なうセルバランシングと、各モジュールＭ１〜Ｍ６間の容量調整を行なうモジュールバランシングとを実行できるものである。
【００３２】
なお、本実施形態においては、このようなセルバランシングおよびモジュールバランシングは、図１に示す制御装置１０により、セルバランシング回路ＡＣＢ１〜ＡＣＢ６、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６，ＭＭＢ２５を制御することにより実行される。ここで、図５は、制御装置１０の構成を示すブロック図である。
【００３３】
図５に示すように、制御装置１０は、電荷移動条件設定部１１と、電流予測制御部１２と、ＳＯＣ算出部１３とを備えている。
【００３４】
ＳＯＣ算出部１３は、組電池を構成する各セルＣ１〜Ｃ９６のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）、および各モジュールＭ１〜Ｍ６のＳＯＣを算出する。具体的には、ＳＯＣ算出部１３は、各セルＣ１〜Ｃ９６の端子電圧、図１に示す電流センサ２０により検出された組電池の電流値、図１に示す各温度センサ３０により測定された各モジュールＭ１〜Ｍ６の温度、および、後述する電流予測制御部１２により予測された各セルＣ１〜Ｃ９６に流れる電流値に基づいて、各セルＣ１〜Ｃ９６のＳＯＣ、および各モジュールＭ１〜Ｍ６のＳＯＣを算出する。また、本実施形態においては、各モジュールＭ１〜Ｍ６のＳＯＣは、たとえば、各モジュールＭ１〜Ｍ６を構成する各セルのＳＯＣの平均値を、各モジュールＭ１〜Ｍ６のＳＯＣとすることができる。
【００３５】
電荷移動条件設定部１１は、ＳＯＣ算出部１３により算出された各セルＣ１〜Ｃ９６のＳＯＣ、および各モジュールＭ１〜Ｍ６のＳＯＣに基づいて、セルバランシングおよびモジュールバランシングによる電荷移動を実行する際の条件を設定する。なお、電荷移動を実行する際の条件の設定方法については後述する。
【００３６】
電流予測制御部１２は、電荷移動条件設定部１１により設定された電荷移動を実行する際の条件から、各セルＣ１〜Ｃ９６に流れる電流値、ならびに、セルバランシング回路ＡＣＢ１〜ＡＣＢ６、および、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６，ＭＭＢ２５に流れる電流値を予測する。そして、電流値を予測した結果、各回路を構成する配線に流れる電流値が、所定の閾値ＩＬＩＭ未満である場合には、電荷移動条件設定部１１により設定された電荷移動条件に基づいて、セルバランシング回路ＡＣＢ１〜ＡＣＢ６、および、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６，ＭＭＢ２５を制御し、上述したセルラバンシングおよび／またはモジュールバランシングを実行させる。あるいは、電流値を予測した結果、各回路を構成する配線のうち、特定の配線に流れる電流値が、所定の閾値ＩＬＩＭ以上である場合には、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングを実行する際の電流値を制限する処理を実行する。なお、電流値を制限する処理における具体的な処理方法については、後述する。
【００３７】
なお、本実施形態においては、ＳＯＣ算出部１３による各セルのＳＯＣの算出処理、電荷移動条件設定部１１による電荷移動を実行する際の条件を設定する処理、ならびに、電流予測制御部１２によるセルラバンシングおよび／またはモジュールバランシングを実行させる処理および電流値を制限する処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００３８】
次いで、本実施形態におけるアクティブバランシングによる容量調整を行なう方法について詳細に説明する。本実施形態の組電池システムにおいて、アクティブバランシングによる容量調整を行なう方法としては、次の３つの態様が挙げられる。すなわち、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法、の３つの態様が挙げられる。
【００３９】
そして、たとえば、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、複数のセルからなる２つのモジュールを例示した場面において、容量調整前の状態において、各モジュールを構成する各セル間のＳＯＣがばらついており、さらには、各モジュール間のＳＯＣ（モジュールを構成する全てのセルの最大容量の合計に対する、モジュールを構成する全てのセルの現在の容量の合計の割合）もばらついている場合を考えると、まず、図６（Ａ）に示すように、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法においては、各モジュールを構成する、セル間のＳＯＣは均等となるものの、各モジュール間のＳＯＣは、ばらついたままとなってしまう。
【００４０】
また、図６（Ｂ）に示すように、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法においては、各モジュール間のＳＯＣは均等となるものの、各セル間のＳＯＣは、ばらついたままとなってしまう。
【００４１】
これに対し、図６（Ｃ）に示すように、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法においては、セル間のＳＯＣおよび各モジュール間のＳＯＣのいずれも均等なものとすることができる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、上記（Ａ）の方法を実行した後、上記（Ｂ）の方法を実行することにより、あるいはその逆の順番でこれらの方法を実行することにより、上記（Ｃ）の方法と同様に、セル間のＳＯＣおよび各モジュール間のＳＯＣのいずれも均等なものとすることが可能となる。しかしその一方で、上記（Ｃ）の方法によれば、上記（Ａ）の方法を実行した後、上記（Ｂ）の方法を実行した場合と比較して、容量調整時間を短縮化することが可能となるため、望ましい。
【００４３】
以下においては、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法について、それぞれ説明する。
【００４４】
＜（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法＞
まず、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法における、具体的な容量調整条件の設定方法について説明する。本実施形態に係るセルバランシングは、上述したように、セルバランシングの対象となるモジュールを構成する各セルと、モジュールとの間において電荷移動を行ない、これにより、モジュール内にて容量調整を行なう方法である。
【００４５】
ここで、図７に、本実施形態に係るセルバランシングを示す模式図を示す。なお、図７中においては、組電池を構成する各モジュールＭ１〜Ｍ６のうち、１番目のモジュールＭ１を、モジュール＃１とし、同様に、２〜６番目のモジュールＭ２〜Ｍ６を、モジュール＃２〜＃６とした場合に、ｊ番目のモジュールであるモジュール＃ｊにおいて行なわれるセルバランシングを模式的に示している。そして、図７に示すように、以下においては、モジュール＃ｊを構成する１番目のセル＃１に、モジュール＃ｊから移動する電荷量をｙ１とし、ｉ番目（ｉ＝１〜ｎＭｊ、ただし、ｎＭｊは、ｊ番目のモジュールのセル数）のセル＃ｉに、モジュール＃ｊから移動する電荷量をｙｉとし、ｎＭｊ番目のセル＃ｎＭｊに、モジュール＃ｊから移動する電荷量をｙｎＭｊとする。
【００４６】
ここで、モジュール＃ｊを構成するセル＃ｉと、モジュール＃ｊとの間における電荷移動を行なう場合について考える。なお、以下においては、図８に示すように、モジュール＃ｊからセル＃ｉに移動する電荷量をｙｉとし、電荷移動効率をηｉ（ηｉ＜１）とし、電荷移動前のモジュール＃ｊの容量をＱＭｊとし、電荷移動前のセル＃ｉの容量をＱｉとする。そして、電荷量ｙｉの符号を、モジュール＃ｊからセル＃ｉに放電が行なわれる場合にプラスと定義し、逆に、セル＃ｉからモジュール＃ｊに放電が行なわれる場合にマイナスと定義した場合に、以下の関係が成り立つこととなる。
【００４７】
すなわち、ｙｉ＞０である場合には、モジュール＃ｊからセル＃ｉに電荷の移動が行なわれ、この場合には、モジュール＃ｊから出力される電荷の電荷量はｙｉとなり、これに対し、セル＃ｉが受け取る電荷の電荷量はηｉ×ｙｉとなる。一方、ｙｉ＜０である場合には、セル＃ｉからモジュール＃ｊに電荷の移動が行なわれ、この場合には、セル＃ｉから出力される電荷の電荷量は、１／ηｉ×｜ｙｉ｜となり、これに対し、モジュール＃ｊが受け取る電荷の電荷量は｜ｙｉ｜となる。そのため、この場合には、下記式（３）の関係が成り立つこととなる。
【数１】
2014096918.tif 000003
（なお、上記式（３）において、ＱＭｊ’ は、電荷移動後のモジュール＃ｊの容量を表し、Ｑｉ’は、電荷移動後のセル＃ｉの容量を表す。）
【００４８】
そのため、セル＃ｉ、およびモジュール＃ｊにおける、セルバランシングにより入出力される電荷量と、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係は、下記式（４）により示すことができる。
【数２】
2014096918.tif 000004
（上記式（４）において、
ｉは、１〜ｎＭｊ（ただし、ｎＭｊは、ｊ番目のモジュールのセル数）の整数を表し、
ＳＯＣｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑｍａｘ，ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｋｉ・ｙｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルに出入りする電荷量を表し、
ＳＯＣＭｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
ηｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）
【００４９】
なお、上記式（４）において、Ｑｉ、Ｑｉ，ｍａｘ、ｋｉは既知のパラメータ（あるいは、既知のパラメータより導出可能なパラメータ）となり、一方、ｘ、ｙｉは未知のパラメータとなる。すなわち、セルバランシングを行なうモジュールのセル数ｎＭｊに対して、ｎＭｊ＋１個の未知パラメータ（ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎＭｊ−１，ｙｎＭｊ，ｘ）が存在することとなる。
【００５０】
そのため、本実施形態では、下記式（５）に示すように、セルバランシングを行うｎＭｊ個の各セルのそれぞれ、およびセルバランシングを行なうモジュールについて、上記式（４）に対応する式をたてることができ、この下記式（５）をマトリックス化して示すと下記式（６）となる。なお、本実施形態においては、セルバランシングを行なうことにより、セルバランシング後の全てのセルは充電量（ＳＯＣ）が等しくなると考えることができるため、下記式（５）において、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）を示すｘ（ｘ＝０〜１）の値は、セルバランシングを行うｎＭｊ個の全てのセル、およびこれらのセルから構成されるモジュールにおいて、等しい値とすることができる。
【数３】
2014096918.tif 000005
【数４】
2014096918.tif 000006
【００５１】
そして、本実施形態では、上記式（６）に示すマトリックスにおいて、ｘの値およびｙｉ（ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎＭｊ−１，ｙｎＭｊ）の値を演算することにより、セルバランシング時の目標充電量（ｘの値）、および各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙｉの値）を算出することができる。しかしその一方で、上記式（６）に示すマトリックスにおいて、ｋｉの値については、ｙｉの値がプラスであるのか、あるいはマイナスの値であるのかでその値が変化するため、上記式（６）に示すマトリックスから、直接ｘの値およびｙｉの値を演算することはできない。すなわち、ｙｉの値がプラスの場合には、ｋｉの値はηｉとなり、ｙｉの値がマイナスの場合には、ｋｉの値は１／ηｉとなるため（上記式（４）参照）、上記式（６）に示すマトリックスから、直接ｘの値およびｙｉの値を演算することはできない。
【００５２】
そのため、本実施形態では、以下に説明する仮設演算処理を行なうことで、上記式（６）に示すマトリックスから、ｘの値およびｙｉの値を演算し、これにより、セルバランシング時の目標充電量（ｘの値）、および各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙｉの値）に加えて、電荷移動方向（ｙｉの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｋｉの値がηｉであるか１／ηｉであるか）を演算する。ここで、図９は、セルバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。
【００５３】
なお、以下に説明する仮設演算処理は、図５に示す電荷移動条件設定部１１により、各モジュールＭ１〜Ｍ６ごとに、実行される。
【００５４】
まず、ステップＳ１０１では、電荷移動条件設定部１１は、ＳＯＣ算出部１３により算出された各セルの現在のＳＯＣを取得し、取得した各セルの現在のＳＯＣ、および各セルの最大容量（充電可能容量）Ｑｉ，ｍａｘに基づいて、下記式（７）にしたがって、各モジュールを構成する各セルの現在の容量Ｑｉを算出する。
【数５】
2014096918.tif 000007
（上記式（７）中、ＳＯＣｃｕｒ＿ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの現在のＳＯＣを表す。）
【００５５】
まず、ステップＳ１０２では、電荷移動条件設定部１１は、上記式（６）に示すマトリックスにおいて、全てのｋｉの値（すなわち、ｋ１，ｋ２，・・・，ｋｎＭｊ−１，ｋｎＭｊの全ての値）をｋｉ＝ηｉに設定する。すなわち、ステップＳ１０２では、１つのモジュールを構成する全てのセルの電荷移動方向を、モジュールからセルに移動する方向となるように、ｋｉの値をｋｉ＝ηｉに仮に設定する。
【００５６】
次いで、ステップＳ１０３では、電荷移動条件設定部１１は、ステップＳ１０２または後述するステップＳ１０６において仮に設定されたｋｉの値に基づいて、上記式（６）に示すΓＣのマトリックスの構築を行なう。
【００５７】
次いで、ステップＳ１０４では、電荷移動条件設定部１１は、ステップＳ１０２で構築したΓＣのマトリックスに基づいて、上記式（６）から導出される下記式（８）に基づいて、ΘＣの値、すなわち、ｘの値およびｙｉ（ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎＭｊ−１，ｙｎＭｊ）の値を演算し、得られたｘの値およびｙｉの値を、容量調整後のＳＯＣおよび各セル間の電荷移動量として、仮に設定する。
【数６】
2014096918.tif 000008
【００５８】
次いで、ステップＳ１０５では、電荷移動条件設定部１１は、ステップＳ１０４において仮に設定されたｙｉの値、さらに、ステップＳ１０２または後述するステップＳ１０６において仮に設定されたｋｉの値に基づき、全てのｋｉ（ｉ＝１〜ｎＭｊ）およびこれに対応するｙｉ（ｉ＝１〜ｎＭｊ）について、「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しているか否かの判定が行なわれる。
【００５９】
判定の結果、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉのうち、少なくとも一部が「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しない場合には、ステップＳ１０６に進み、ステップＳ１０６において、全てのｋｉ（ｉ＝１〜ｎ）のうち、「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しなかったｋiを、ｋi＝１／ｋiとし、ステップＳ１０３に戻る。すなわち、ｋi＝ηｉに設定されていた場合にはｋi＝１／ηｉに仮に設定し、ｋi＝１／ηｉに設定されていた場合にはｋi＝ηｉに仮に設定する。そして、再度、仮に設定したｋiに基づいて、Γｃのマトリックスの構築を実行し（ステップＳ１０３）、上記式（８）に基づいて、Θｃの値の演算を行い（ステップＳ１０４）、「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足したか否かの判定を行なう（ステップＳ１０５）。
【００６０】
そして、本実施形態では、最終的に、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉが「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足するまで、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６の動作を、ｋiの値を、ｋi＝１／ｋiに従って変化させながら、繰り返し実行する。そして、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉが「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足した場合には、セルバランシング時の目標充電量（ｘの値）、各セル間の電荷移動量（ｙｉの値）、および電荷移動方向（ｙｉの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｋｉの値がηｉであるか１／ηｉであるか）を決定できたと判断し、ステップＳ１０７に進む。次いで、ステップＳ１０７では、得られたｙｉの値より、下記式（９）に従って、各セルの容量調整時間の算出を行なう。
【数７】
2014096918.tif 000009
（上記式（９）中、ｔｉは、セルバランシングを行なうセルのうち、ｉ番目のセルの容量調整時間（単位は、秒）を表し、Ｉｂａｌは、容量調整電流（単位は、Ａ）を表す。）
【００６１】
以上のようにして、制御装置１０の電荷移動条件設定部１１により、セルバランシングを行なう際における、電荷移動方向（ｙｉの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｙｉ、ならびに容量調整時間ｔｉが決定される。
【００６２】
次いで、制御装置１０の電荷移動条件設定部１１は、上記方法により決定した電荷移動方向（ｙｉの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｙｉに基づいて、セルバランシングを行なう際における、セルバランシングを行なうセルの順序を決定する処理を行なう。具体的には、制御装置１０は、セルバランシングの効率化という点より、電荷移動量ｙｉの絶対値が最も大きなセルから順に容量調整を行なうように決定することができる。この場合において、各モジュールＭ１〜Ｍ６のうち、セルバランシングを行なうモジュールが複数存在する場合には、各モジュールごとに独立して、セルバランシングを行なうセルの順序を決定し、各モジュールごとに独立して、同時にセルバランシングを行なうことができる。また、本実施形態においては、セルバランシングの効率をより高めるために、次の方法により、セルバランシングを行なうセルの順序を決定してもよい。
【００６３】
すなわち、まず、組電池が放電中である場合には、最もＳＯＣが低く、そのため、最も多くの電荷量を充電する必要があるセルから容量調整を行なうような構成とすることができる。たとえば、図１０に示すように、モジュールを構成するセル数が６であり、６つのセル＃１〜＃６の電荷移動方向および電荷移動量が同図の関係にある場合には、図１１に示すように、最も多くの電荷量を充電する必要があるセルであるセル＃２から順に、セル＃５、セル＃６、セル＃４、セル＃１、セル＃３の順番で容量調整を行なうような構成とすることができる。特に、組電池が放電中である場合に、最もＳＯＣが低く、そのため、最も多くの電荷量を充電する必要があるセルから容量調整を行なうことで、組電池を構成するモジュールの放電電流の一部を、充電が必要となる電池の供給することができるため、セルバランシングおよび組電池の放電をより効率的に行なうことができる。
【００６４】
あるいは、これとは逆に、組電池が充電中である場合には、最もＳＯＣが高く、そのため、最も多くの電荷量を放電する必要があるセルから容量調整を行なうような構成とすることができる。たとえば、図１０に示すように、モジュールを構成するセル数が６であり、６つのセル＃１〜＃６の電荷移動方向および電荷移動量が同図の関係にある場合には、図１２に示すように、最も多くの電荷量を放電する必要があるセルであるセル＃１から順に、セル＃３、セル＃２、セル＃５、セル＃６、セル＃４の順番で容量調整を行なうような構成とすることができる。特に、組電池が充電中である場合に、最もＳＯＣが高く、そのため、最も多くの電荷量を放電する必要があるセルから容量調整を行なうことで、放電が必要となるセルからの充電電流を、組電池を構成するモジュールの充電電流の一部として用いることができるため、セルバランシングおよび組電池の充電をより効率的に行なうことができる。
【００６５】
また、本実施形態では、セルバランシングを行なうセルの順序を決定する際に、電荷移動量ｙｉに代えて、容量調整時間ｔｉを用いるような構成としてもよい。
【００６６】
次いで、制御装置１０の電荷移動条件設定部１１は、上記方法にしたがって設定されたセルバランシングを行なうセルの順序の情報に基づき、最初にセルバランシングを行うセルを決定し、決定したセルをセルバランシングを行う容量調整対象セルとして設定する。そして、電荷移動条件設定部１１は、上記方法にしたがって算出された電荷移動方向（ｙｉの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｙｉ（あるいは、容量調整時間ｔｉ）の情報とともに、セルバランシングを行う容量調整対象セルの情報を、セルバランシング条件として、電流予測制御部１２に送信する。
【００６７】
＜（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法＞
次いで、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法における、具体的な容量調整条件の設定方法について説明する。本実施形態に係るモジュールバランシングは、上述したように、モジュールバランシングの対象となるモジュール間において電荷移動を行ない、これにより、モジュール間にて容量調整を行なう方法である。
【００６８】
ここで、図１３に、本実施形態に係るモジュールバランシングを示す模式図を示す。図１３に示す例においては、互いに隣り合う３つのモジュール＃（ｊ−１）、モジュール＃ｊ、モジュール＃（ｊ＋１）を有する構成を有しており、図１３に示すように、これらの３つのモジュールの現在の容量を、それぞれ、ＱＭｊ−１，ＱＭｊ，ＱＭｊ＋１とし、モジュール＃（ｊ−１）とモジュール＃ｊとの間で移動させる電荷量をｚｊ−１、モジュール＃ｊとモジュール＃（ｊ＋１）との間で移動させる電荷量をｚｊとする。以下においては、まず、このような図１３に示す構成を例示して、説明を行う。
【００６９】
まず、図１３中において、モジュール＃（ｊ−１）とモジュール＃ｊとの間で移動させる電荷量ｚｊ−１について考えると、ｚｊ−１がプラスの場合には、モジュール＃（ｊ−１）からモジュール＃ｊに電荷が移動することとなる。すなわち、この場合には、モジュール＃（ｊ−１）から電荷量ｚｊ−１の電荷が出力され、モジュール＃ｊが電荷量ηＭｊ−１×ｚｊ−１の電荷を受け取るものと定義することができる。ここで、ηＭｊ−１は、モジュール＃（ｊ−１）とモジュール＃ｊとの間で電荷を移動させる際の電荷移動効率である。
【００７０】
一方、ｚｊ−１がマイナスの場合には、モジュール＃ｊからモジュール＃（ｊ−１）に電荷が移動することとなり、この場合には、モジュール＃ｊから電荷量１／ηＭｊ−１×｜ｚｊ−１｜の電荷が出力され、モジュール＃（ｊ−１）が電荷量｜ｚｊ−１｜の電荷を受け取るものと定義することができる。
【００７１】
同様に、モジュール＃ｊとモジュール＃（ｊ＋１）との間で移動させる電荷量ｚｊについて考えると、ｚｊがプラスの場合には、モジュール＃ｊからモジュール＃（ｊ＋１）に電荷が移動することとなる。すなわち、この場合には、モジュール＃ｊから電荷量ｚｊの電荷が出力され、モジュール＃（ｊ＋１）が電荷量ηＭｊ×ｚｊの電荷を受け取るものと定義することができる。ここで、ηＭｊは、モジュール＃ｊとモジュール＃（ｊ＋１）との間で電荷を移動させる際の電荷移動効率である。
【００７２】
一方、ｚｊがマイナスの場合には、モジュール＃（ｊ＋１）からモジュール＃ｊに電荷が移動することとなり、この場合には、モジュール＃（ｊ＋１）から電荷量１／ηＭｊ×｜ｚｊ｜の電荷が出力され、モジュール＃ｊが電荷量｜ｚｊ｜の電荷を受け取るものと定義することができる。
【００７３】
そのため、たとえば、モジュールバランシングによりモジュール＃ｊに入出力する電荷量と、セルバランシング後のモジュール＃ｊの充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係は、下記式（１０）により示すことができる。
【数８】
2014096918.tif 000010
（上記式（１０）において、
ｊは、１〜ｍまでの整数を表し、
ｘは、電荷移動を行なった後の各モジュールのＳＯＣを表し、
ＱＭｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なう前の容量を表し、
ＱＭｊ，ｍａｘは、ｊ番目のモジュールの最大容量を表し、
ｚｊ−１は、ｊ−１番目のモジュールから、ｊ番目のモジュールに対して移動させる電荷量を表し、
ｐｊ−１・ｚｊ−１は、ｊ−１番目のモジュールから、ｊ番目のモジュールに移動する電荷量を表し、
ｚｊは、ｊ番目のモジュールから、ｊ＋１番目のモジュールに対して移動させる電荷量を表し、
ηＭｊは、ｊ番目のモジュールから、ｊ＋１番目のモジュールに対して電荷を移動させる際の電荷移動効率を表す。）
【００７４】
なお、モジュールの現在の容量ＱＭｊは、下記式（１１）にしたがって、モジュールの最大容量（充電可能容量）ＱＭｊ，ｍａｘは、下記式（１２）にしたがって、さらに、モジュールの充電状態ＳＯＣＭｊは、下記式（１３）にしたがって、各モジュールを構成する各セルの現在の容量Ｑｉおよび各セルの最大容量Ｑｉ，ｍａｘに基づいて、それぞれ算出することができる。
【数９】
2014096918.tif 000011
【数１０】
2014096918.tif 000012
【数１１】
2014096918.tif 000013
また、本実施形態において、現在の容量ＱＭｊと、最大容量ＱＭｊ，ｍａｘ、およびＳＯＣＭｊは、それぞれ、モジュールバランシングを行うモジュールの数をｍとした場合に、モジュールバランシングを行うモジュールのうち、ｊ（ｊ＝１〜ｍ）番目のモジュールの現在の容量、最大容量、およびＳＯＣを意味する。また、上記式（１１）〜(１２)中、ｎ（ｊ）は、モジュールバランシングを行なうモジュールのうち、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を意味する。
【００７５】
そして、上記式（１０）においても、上記式（４）と同様に、ＱＭｊ、ＱＭｊ，ｍａｘ、ｐｊ−１は既知のパラメータ（あるいは、既知のパラメータより導出可能なパラメータ）となり、一方、ｘ、ｚｊ−１、ｚｊは未知のパラメータとなる。すなわち、モジュールバランシングを行うモジュールの数をｍとした場合には、ｍ個の未知パラメータ（ｚ１，ｚ２，・・・，ｚｍ−１，ｘ）が存在することとなる。
【００７６】
そのため、セルバランシングの場合と同様に、上記式（１０）を、モジュールバランシングを行なうｍ個の各モジュールについて、マトリックス化して示すと下記式（１４）が得られることとなる。なお、モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングと同様に、モジュールバランシング後の全てのモジュールは充電量（ＳＯＣ）が等しくなると考えることができるため、上記式（１０）において、モジュールバランシング後の充電量（ＳＯＣ）を示すｘ（ｘ＝０〜１）の値は、モジュールバランシングを行うｍ個のセル全てにおいて等しい値とすることができる。
【数１２】
2014096918.tif 000014
【００７７】
そして、モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングと同様に、以下に説明する仮設演算処理を行なうことで、上記式（１４）に示すマトリックスから、ｘの値およびｚｊの値を演算し、これにより、モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、および各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）に加えて、電荷移動方向（ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｐｊの値がηＭｊであるか１／ηＭｊであるか）を演算する。ここで、図１４は、モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。
【００７８】
なお、以下に説明する仮設演算処理は、上述したセルバランシングと同様に、図５に示す電荷移動条件設定部１１により実行される。
【００７９】
まず、ステップＳ２０１では、電荷移動条件設定部１１は、ＳＯＣ算出部１３により算出された各セルの現在のＳＯＣを取得し、取得した各セルの現在のＳＯＣ、および各セルの最大容量（充電可能容量）Ｑｉ，ｍａｘに基づいて、上記式（７）、（１１）、（１２）、（１３）にしたがって、各モジュールの現在の容量ＱＭｊを算出する。
【００８０】
次いで、ステップＳ２０２では、電荷移動条件設定部１１は、上述したセルバランシングと同様に、上記式（１４）に示すマトリックスにおいて、全てのｐｊの値（すなわち、ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍ−１の全ての値）をｐｊ＝ηＭｊに仮に設定する。そして、ステップＳ２０３では、電荷移動条件設定部１１は、ステップＳ２０２または後述するステップＳ２０６において仮に設定されたｐｊの値に基づいて、上記式（１４）に示すマトリックスにおける、ΓＭのマトリックスの構築を行なう。
【００８１】
次いで、ステップＳ２０４では、電荷移動条件設定部１１は、ステップＳ２０３で構築したΓＭのマトリックスに基づいて、上記式（１４）から導出される下記式（１５）に基づいて、ΘＭの値を演算し、得られたｘの値およびｐｊ・ｚｊの値を、容量調整後のＳＯＣおよび各モジュール間の電荷移動量として、仮に設定する。
【数１３】
2014096918.tif 000015
【００８２】
次いで、ステップＳ２０５では、電荷移動条件設定部１１は、ステップＳ２０４において仮に設定されたｐｊの値、さらに、ステップＳ２０２または後述するステップＳ２０６において仮に設定されたｐｊの値に基づき、全てのｐｊ（ｊ＝１〜ｍ）およびこれに対応するｚｊ（ｊ＝１〜ｍ）について、「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しているか否かの判定が行なわれる。
【００８３】
判定の結果、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊのうち、少なくとも一部が「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しない場合には、ステップＳ２０６に進み、ステップＳ２０６において、全てのｐｊ（ｊ＝１〜ｍ）のうち、「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しなかったｐｊを、ｐｊ＝１／ｐｊに仮に設定し、ステップＳ２０３に戻る。そして、再度、仮に設定したｐｊに基づいて、ΓＭのマトリックスの構築を実行し（ステップＳ２０３）、上記式（１５）に基づいて、ΘＭの値の演算を行い（ステップＳ２０４）、このような処理を、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊが、「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足するまで（ステップＳ２０５＝Ｙｅｓ）、繰り返し実行する。
【００８４】
そして、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊが「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足した場合には、モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）、および電荷移動方向（ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｐｊの値がηＭｊであるか１／ηＭｊであるか）を決定できたと判断し、ステップＳ２０７に進み、電荷移動条件設定部１１は、得られたｚｊの値より、下記式（１６）に従って、各モジュールの容量調整時間の算出を行なう。
【数１４】
2014096918.tif 000016
（上記式（１６）中、ｔＭｊは、モジュールバランシングを行なうセルのうち、ｊ番目のモジュールの容量調整時間（単位は、秒）、Ｉｂａｌは、容量調整電流（単位は、Ａ））
【００８５】
以上のようにして、制御装置１０の電荷移動条件設定部１１により、モジュールバランシングを行なう際における、電荷移動方向（ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｚｊ、ならびに容量調整時間ｔｊが決定される。
【００８６】
次いで、制御装置１０の電荷移動条件設定部１１は、上記方法により決定した電荷移動方向（ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各モジュール間の電荷移動量ｚｊの情報を、モジュールバランシング条件として、電流予測制御部１２に送信する。なお、本実施形態において、モジュールバランシングは、図１に示すモジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６，ＭＭＢ２５の構成上、これらを同時に駆動させ、同時にモジュールバランシングを行うことができる。そのため、上述したセルバランシングと異なり、モジュールバランシングを行う順序を決定する動作は特に要しない。
【００８７】
ここで、図１に示すように、本実施形態の組電池システムを構成する各モジュールＭ１〜Ｍ６は、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６，ＭＭＢ２５によりモジュールバランシングが行われるものである。そのため、各モジュールＭ１〜Ｍ６のモジュールバランシングは、図１５に示す模式図で表すことができる。なお、図１５に示すように、組電池を構成する各モジュールＭ１〜Ｍ６のうち、モジュールＭ１の現在の容量をＱＭ１、最大容量ＱＭ１，ｍａｘとし、以下、同様に、モジュールＭ２〜Ｍ６の現在の容量を、それぞれ、ＱＭ２、ＱＭ３、ＱＭ４、ＱＭ５、ＱＭ６とし、最大容量を、それぞれ、ＱＭ２，ｍａｘ、ＱＭ３，ｍａｘ、ＱＭ４，ｍａｘ、ＱＭ５，ｍａｘ、ＱＭ６，ｍａｘとする。また、図１５に示すように、モジュールＭ１からモジュールＭ２に移動する電荷量をｚ１、モジュールＭ２からモジュールＭ３に移動する電荷量をｚ２、モジュールＭ４からモジュールＭ５に移動する電荷量をｚ３、モジュールＭ５からモジュールＭ６に移動する電荷量をｚ４、モジュールＭ２からモジュールＭ５に移動する電荷量をｚ５とする。
【００８８】
そして、図１に示すように、各モジュールＭ１〜Ｍ６が、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６，ＭＭＢ２５によりモジュールバランシングを行うものである場合を具体的に例示すると、モジュールバランシングにより各モジュールＭ１〜Ｍ６に入出力する電荷量と、モジュールバランシング後の各モジュールＭ１〜Ｍ６の充電量（ＳＯＣＭ１〜ＳＯＣＭ６）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係は、下記式（１７）に示すものとなる。また、これをマトリックス化して示すと下記式（１８）が得られることとなる。
【数１５】
2014096918.tif 000017
【数１６】
2014096918.tif 000018
【００８９】
そして、この場合においても、上述した上記式（１５）を用いた方法と同様にして、上記と同様にして仮設演算処理を行なうことで、上記式（１５）から、ｘの値およびｚｊの値を演算し、これにより、モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）に加えて、電荷移動方向（ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか、ｐｊの値がηＭｊであるか１／ηＭｊであるか）を演算することができる。そして、得られた結果に基づいて、上記式（１６）にしたがって、各モジュールの電荷移動量ｚｊ、および容量調整時間ｔＭｊが決定される。
【００９０】
＜（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法＞
次いで、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法における、具体的な容量調整条件の設定方法について説明する。本実施形態に係るセルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法は、上述したように、セルバランシングの対象となるモジュールについて、該モジュールを構成するセルとモジュールとの間において電荷移動を行ない、これによりモジュールを構成する各セルの容量調整を行なうセルバランシングを実行し、かつ、これと同時に、モジュールバランシングの対象となるモジュール間において電荷移動を行ない、これにより、モジュール間にて容量調整を行なう方法である。なお、以下においては、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法を、セル−モジュールバランシングとする。
【００９１】
セル−モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングのみを行なう場合およびモジュールバランシングのみを行う場合と同様に、各セル＃ｉおよびモジュール＃ｊにおける、セルバランシングにより入出力される電荷量と、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係、およびモジュール＃ｊ、および組電池全体における、モジュールバランシングにより入出力される電荷量と、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係は、下記式（１９）により示すことができる。
【数１７】
2014096918.tif 000019
（上記式（１９）において、
ｉは、１〜ｎ（ただし、ｎは、組電池を構成するセルの総数）の整数を表し、
ＳＯＣｉは、ｉ番目のセルの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑｉは、ｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑｍａｘ，ｉは、ｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｋｉ・ｙｉは、ｉ番目のセルが属するｊ番目のモジュールとの電荷移動により、ｉ番目のセルに出入りする電荷量を表し、
ｐｊ−１・ｚｊ−１は、ｉ番目のセルが属するｊ−１番目のモジュールから、ｊ番目のモジュールに移動する電荷量を表し、
ｚｊは、ｉ番目のセルが属するｊ番目のモジュールから、ｊ＋１番目のモジュールに対して移動させる電荷量を表し、
ＳＯＣＭｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
ＱＭｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なう前の容量を表し、
ＱＭｊ，ｍａｘは、ｊ番目のモジュールの最大容量を表し、
ｎＭｊは、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を表し、
ｍは、組電池を構成するモジュールの総数を表し、
ηｉは、ｉ番目のセルに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表し、
ηＭｊは、ｊ番目のモジュールに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）
【００９２】
そして、上記式（１９）においても、上記式（４）、（１３）と同様に、Ｑｉ、Ｑｉ，ｍａｘ、ｋｉ、ｐｊは既知のパラメータ（あるいは、既知のパラメータより導出可能なパラメータ）となり、一方、ｘ、ｙｉ、ｚｊは未知のパラメータとなる。すなわち、モジュールバランシングを行うセルの数をｎとし、モジュールの数をｍとした場合には、ｎ＋ｍ個の未知パラメータ（ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎ−１，ｙｎ，ｚ１，ｚ２，・・・，ｚｍ−２，ｚｍ−１，ｘ）が存在することとなる。
【００９３】
そのため、セルバランシングのみを行う場合、およびモジュールバランシングのみを行う場合と同様に、上記式（１９）を、セルバランシングを行なうｎ個の各セル、モジュールバランシングを行なうｍ個の各モジュールについて、マトリックス化することすることで得られる式を下記式（２０）とし、また、セル−モジュールバランシングを行なった後の全てのセルおよびモジュールは充電量（ＳＯＣ）が等しくなると考えることができることから、上記と同様にして仮設演算処理を行なうことで、下記式（２０）から、ｘの値、ｙｉの値、およびｚｊの値を演算することができる。そして、これにより、セル−モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、セルバランシングにおけるセルとモジュール間の電荷移動量（ｙｉの値）、モジュールバランシングにおける各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）に加えて、電荷移動方向（ｙｉ、ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか、ｋｉの値がηｉであるか１／ηｉであるか、さらには、ｐｊの値がηＭｊであるか１／ηＭｊであるか）を演算することができる。
【数１８】
2014096918.tif 000020
【００９４】
ここで、図１９は、セル−モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。図１９に示すフローチャートにおいては、組電池を構成する全てのモジュールについてセル−モジュールバランシングを行なう場合における処理を示している。
【００９５】
なお、以下に説明する仮設演算処理は、図５に示す電荷移動条件設定部１１により実行される。
【００９６】
まず、ステップＳ３０１では、電荷移動条件設定部１１は、ＳＯＣ算出部１３により算出された各セルの現在のＳＯＣを取得し、取得した各セルの現在のＳＯＣ、および各セルの最大容量（充電可能容量）Ｑｉ，ｍａｘに基づいて、上記式（７）にしたがって、各モジュールを構成する各セルの現在の容量Ｑｉを、また、上記式（７）、（１１）、（１２）、（１３）にしたがって、各モジュールの現在の容量ＱＭｊを算出する。
【００９７】
次いで、ステップＳ３０２では、電荷移動条件設定部１１は、上述したセルバランシングのみを行なう場合、モジュールバランシングのみを行なう場合と同様に、マトリックス中において、全てのｋｉの値（すなわち、ｋ１，ｋ２，・・・，ｋｎの全ての値）をｋｉ＝ηｉに仮に設定するとともに、全てのｐｊの値（すなわち、ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍの全ての値）の値をｐｊ＝ηＭｊに仮に設定する。そして、ステップＳ３０３では、電荷移動条件設定部１１は、ステップＳ３０２または後述するステップＳ３０６、Ｓ３０７において仮に設定されたｋｉ、ｐｊの値に基づいて、ΓＣＭのマトリックスの構築を行なう。
【００９８】
次いで、ステップＳ３０４では、電荷移動条件設定部１１は、ステップＳ３０３で構築したΓＣＭのマトリックスに基づいて、上記式（２０）から導出される下記式（２１）に基づいて、ΘＣＭの値を演算し、得られたｘの値およびｋｉ、ｐｊの値を、容量調整後のＳＯＣ、ならびに、各セルとモジュール間、および各モジュール間の電荷移動量として、仮に設定する。
【数１９】
2014096918.tif 000021
【００９９】
次いで、ステップＳ３０５では、電荷移動条件設定部１１は、全てのｋｉ（ｉ＝１〜ｎ）およびこれに対応するｙｉ（ｉ＝１〜ｎ）について、「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しており、かつ、全てのｐｊ（ｊ＝１〜ｍ）およびこれに対応するｚｊ（ｊ＝１〜ｍ）について、「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しているか否かの判定が行なわれる。
【０１００】
判定の結果、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉのうち、少なくとも一部が「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しない場合、ならびに、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊのうち、少なくとも一部が「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しない場合には、ステップＳ３０６に進む。そして、ステップＳ３０６では、全てのｋｉ（ｉ＝１〜ｎ）のうち、「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しなかったｋiを、ｋi＝１／ｋiに仮に設定し、次いで、ステップＳ３０７に進み、ステップＳ３０７では、全てのｐｊ（ｊ＝１〜ｍ）のうち、「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しなかったｐｊを、ｐｊ＝１／ｐｊに仮に設定し、ステップＳ３０３に戻る。
【０１０１】
そして、再度、仮に設定したｋｉ、ｐｊに基づいて、ΓＣＭのマトリックスの構築を実行し（ステップＳ３０３）、上記式（２１）に基づいて、ΘＣＭの値の演算を行い（ステップＳ３０４）、このような処理を、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉが「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足し、かつ、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊが「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足（ステップＳ３０５＝Ｙｅｓ）するまで、繰り返し実行する。
【０１０２】
そして、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉが「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足し、かつ、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊが「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足した場合には、セル−モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙｉの値）、各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）、および電荷移動方向（ｙｉ、ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか、ｋｉの値がηｉであるか１／ηｉであるか、さらには、ｐｊの値がηＭｊであるか１／ηＭｊであるか）を決定できたと判断し、ステップＳ３０８に進み、得られたｙｉの値、ｚｊの値より、上記式（９）、上記式（１６）に従って、各セルおよび各モジュールの容量調整時間の算出を行なう。
【０１０３】
以上のようにして、制御装置１０の電荷移動条件設定部１１により、セル−モジュールバランシングを行なう際における、電荷移動方向（ｙｉ、ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙｉの値）、および各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）、ならびに容量調整時間ｔｉ、ｔＭｊが決定される。
【０１０４】
次いで、制御装置１０の電荷移動条件設定部１１は、上記方法により決定した電荷移動方向（ｙｉの値がプラスであるかマイナスであるか）、各セルとモジュールとの間の電荷移動量ｙｉに基づいて、セル−モジュールバランシングを行なう際における、セルバランシングを行なうセルの順序を決定する処理を行なう。なお、セルバランシングを行なうモジュールの順序は、たとえば、上述した（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法と同様の方法にて決定することができる。この場合において、セルバランシングを行なうモジュールが複数存在する場合には、各モジュールごとに独立して、セルバランシングを行なうセルの順序を決定し、各モジュールごとに独立して、同時にセルバランシングを行なうことができる。
【０１０５】
次いで、制御装置１０の電荷移動条件設定部１１は、上記方法にしたがって設定されたセルバランシングを行なうセルの順序の情報に基づき、最初にセルバランシングを行うセルを決定し、決定したセルをセルバランシングを行うセルとして設定する。そして、電荷移動条件設定部１１は、上記方法にしたがって算出された電荷移動方向（ｙｉ、ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｙｉ（あるいは、容量調整時間ｔｉ）および各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）、ならびに容量調整時間ｔｉ、ｔＭｊの情報とともに、セルバランシングを行う容量調整対象セルの情報を、セル−モジュールバランシング条件として、電流予測制御部１２に送信する。
【０１０６】
以上のようにして、本実施形態においては、制御装置１０の電荷移動条件設定部１１により、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、および（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法のそれぞれにおいて、容量調整条件が設定される。
【０１０７】
＜電荷移動処理および電流値制限処理＞
次いで、図５に示す制御装置１０の電流予測制御部１２により実行される処理について説明する。なお、以下においては、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法によりセル−モジュールバランシングを行う場面を例示して説明する。
【０１０８】
すなわち、まず、制御装置１０の電流予測制御部１２は、電荷移動条件設定部１１により設定された電荷移動方向（ｙｉ、ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｙｉ（あるいは、容量調整時間ｔｉ）および各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）、ならびに容量調整時間ｔｉ、ｔＭｊの情報と、セルバランシングを行う容量調整対象セルの情報とを取得する。すなわち、セル−モジュールバランシング条件を取得する。そして、電流予測制御部１２は、これらの情報に基づいて、図１に示すセルバランシング回路ＡＣＢ１〜ＡＣＢ６（以下、適宜、「セルバランシング回路ＡＣＢ」と略記する。）、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６，ＭＭＢ２５（以下、適宜、「モジュールバランシング回路ＭＭＢ」と略記する。）を構成する各配線に流れる電流値を予測する。すなわち、電流予測制御部１２は、セルバランシングを行う容量調整対象セルについてセルバランシングを行うとともに、各モジュールＭ１〜Ｍ６間でモジュールバランシングを実行した際に、セルバランシング回路ＡＣＢ、モジュールバランシング回路ＭＭＢを構成する各配線に流れる電流値を予測する。
【０１０９】
そして、セルバランシング回路ＡＣＢ、モジュールバランシング回路ＭＭＢを構成する各配線に流れる電流値を予測した結果、いずれの配線においても、所定の閾値ＩＬＩＭ未満である場合には、電荷移動条件設定部１１により設定された電荷移動条件に基づいて、セルバランシング回路ＡＣＢ、モジュールバランシング回路ＭＭＢを制御し、セル−モジュールバランシングを実行させる。あるいは、予測した電流値が、所定の閾値ＩＬＩＭ以上となる配線が存在する場合には、電流値を制限する処理を実行する。なお、本実施形態においては、閾値ＩＬＩＭは、各配線に流すことができる電流値に基づいて設定することができる。
【０１１０】
たとえば、図２に示すセルバランシング回路ＡＣＢ、モジュールバランシング回路ＭＭＢにおいて、各セルおよび各モジュールの充電状態のばらつきかたによっては、図１７に示すような場面が考えられる。すなわち、図１７では、以下の場面を示しており、図１７中、点Ｐには、以下の電流が流れることとなる。
・セルＣ３２とモジュールＭ２との間でセルバランシングを行うことにより流れる電流Ｉ１，Ｉ２
・セルＣ３３とモジュールＭ３との間でセルバランシングを行うことにより流れる電流Ｉ３，Ｉ４
・モジュールＭ１とモジュールＭ２との間でモジュールバランシングを行うことにより流れる電流Ｉ５
・モジュールＭ２とモジュールＭ３との間でモジュールバランシングを行うことにより流れる電流Ｉ６，Ｉ７
・モジュールＭ２とモジュールＭ５との間でモジュールバランシングを行うことにより流れる電流Ｉ８
【０１１１】
すなわち、図１７に示す場面例においては、セル−モジュールバランシングを行うことにより、点Ｐに同一方向に流れる電流Ｉ１，Ｉ３，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７，Ｉ８が集中することとなる。そして、このような場合には、点Ｐおよびその近傍において流すことのできる電流値を超えてしまい、配線が破損してしまうおそれがある。
【０１１２】
たとえば、図１７に示す場面例において、各セルの電圧を３．６Ｖ、モジュールの電圧を５７．６Ｖ（＝３．６Ｖ×１６）、セルバランシングの電流値を５Ａ、セルバランシングの電荷移動効率を７０％、モジュールバランシングの電流値を２Ａ、モジュールバランシングの電荷移動効率を８５％とした場合に、電流Ｉ１〜Ｉ８の電流値は、以下のようになる。なお、以下においては、図面右側（トランスＴ２５側）から、点Ｐに向かう方向をプラスとした。
・Ｉ１＝５Ａ
・Ｉ２＝−０．２３４Ａ（＝−５Ａ×０．７５×（３．６Ｖ／５７．６Ｖ））
・Ｉ３＝５Ａ
・Ｉ４＝−０．４１７Ａ（＝−５Ａ×（１／０．７５）×（３．６Ｖ／５７．６Ｖ））
・Ｉ５＝２Ａ
・Ｉ６＝２Ａ
・Ｉ７＝１．７Ａ（＝２Ａ×０．８５）
・Ｉ８＝２Ａ
すなわち、点Ｐに、セルバランシングにより９．３４９Ａ（＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）が流れ、モジュールバランシングにより７．７Ａ（＝Ｉ５＋Ｉ６＋Ｉ７＋Ｉ８）が流れ、合計で１７．０５Ａの電流が集中することとなる。
【０１１３】
そのため、本実施形態においては、このように特定の配線に電流が集中してしまうことを防止するために、制御装置１０の電流予測制御部１２により、電流値が、所定の閾値ＩＬＩＭ以上となる配線が存在する場合には、該配線に流れる電流値が、所定の閾値ＩＬＩＭ未満となるように、電流値を制限する処理を実行する。
【０１１４】
本実施形態において、電流値を制限する方法としては、種々の方法が挙げられるが、たとえば、セルバランシングおよびモジュールバランシングを行う際の電流指令値を低下させる方法が挙げられる。具体的には、セルバランシングおよびモジュールバランシングを行う際における、電流のオン／オフのデューティ比を制御し、オン時間の割合を短くすることで、配線に流れる電流値を低減することができる。あるいは、オン／オフのデューティ比を変更せずに、たとえば、セルバランシングと、モジュールバランシングとで、電流オンとするタイミングをずらす方法により、配線に流れる電流値を低減することも可能である。特に、電流指令値を低下させる方法によれば、セルバランシングとモジュールバランシングを同時に実行させながら、電流集中による配線の破損を有効に防止することができる。なお、この場合においては、電流値が所定の閾値ＩＬＩＭ以上となる配線を使用して、セルバランシングあるいはモジュールバランシングが実行されるセルあるいはモジュールのみ電流指令値を低下させるような態様としてもよい。
【０１１５】
あるいは、電流値を制限する別の方法として、セルバランシングおよびモジュールバランシングのうち一方を行わない方法を採用することもできる。たとえば、上記例においては、セルバランシングを中止することで、点Ｐに流れる電流を、１７．０５Ａから７．７Ａに低減することできる。あるいは、モジュールバランシングを中止することで、点Ｐに流れる電流を、１７．０５Ａから９．３４９Ａに低減することできる。なお、この場合において、セルバランシングとモジュールバランシングのうち、いずれを中止してもよいが、モジュールバランシングを中止し、セルバランシングのみを実行する方法の方がより好ましい。モジュールバランシングに優先して、セルバランシングを実行することにより、たとえば、図１７に示す例において、Ｃ３２，Ｃ３３のセルバランシングを早期に完了させ、これらのセルバランシングが完了した後は、別のセルのセルバランシングを実行することができ、これにより、電流集中による配線の破損を有効に防止しながら、組電池全体の容量調整を早期に完了することが可能となる。
【０１１６】
なお、この場合において、セルバランシングおよびモジュールバランシングを行っているセルおよびモジュールのうち、一部について、セルバランシングやモジュールバランシングを中止するような態様としてもよい。たとえば、上記例において、閾値ＩＬＩＭが１５Ａである場合には、モジュールＭ２とモジュールＭ３との間でモジュールバランシングを中止することにより、点Ｐに流れる電流を３．７Ａ（＝Ｉ６＋Ｉ７）減らすことができ、点Ｐに集中する電流を１３．３５Ａとすることができる。
【０１１７】
あるいは、電流値を制限するさらに別の方法として、ばらつきの大きいセルおよび／またはモジュールについて優先してセルバランシングやモジュールバランシングを行い、他のセルおよび／またはモジュールについてはセルバランシングやモジュールバランシングを中止するような態様としてもよい。ばらつきの大きいセルやモジュールは容量調整に要する時間も長くなるため、このようなセルやモジュールについて優先してセルバランシングやモジュールバランシングを行ことで、電流集中による配線の破損を有効に防止しながら、組電池全体の容量調整を早期に完了することが可能となる。
【０１１８】
そして、制御装置１０の電流予測制御部１２は、予測した電流値が、所定の閾値ＩＬＩＭ以上となる配線が存在する場合には、上記いずれかの方法により、電流値を制限したセル−モジュールバランシング条件を設定し、電流値を制限したセル−モジュールバランシング条件にて、セルバランシング回路ＡＣＢ、モジュールバランシング回路ＭＭＢを制御し、セル−モジュールバランシングを実行させる。
【０１１９】
また、電流予測制御部１２は、いずれの配線においても、所定の閾値ＩＬＩＭ未満であった場合には、電荷移動条件設定部１１により設定されたセル−モジュールバランシング条件を、そのままＳＯＣ算出部１３に送信し、一方、予測した電流値が、所定の閾値ＩＬＩＭ以上となる配線が存在した場合には、電流値を制限したセル−モジュールバランシング条件を、ＳＯＣ算出部１３に送信する。電流値を制限する処理を実行する場合、このように、ＳＯＣ算出部１３に、電流値を制限したセル−モジュールバランシング条件を送信することにより、ＳＯＣ算出部１３による、各セルのＳＯＣの算出を、精度良く行わせることでき、ひいては、ＳＯＣ算出部１３による、ＳＯＣの算出結果を用いて、セル−モジュールバランシング条件を設定する電荷移動条件設定部１１による、セル−モジュールバランシング条件の精度を高めることが可能となる。
【０１２０】
また、本実施形態においては、電流予測制御部１２により行うセルバランシング回路ＡＣＢおよびモジュールバランシング回路ＭＭＢを構成する各配線に流れる電流値を予測する処理は、全ての配線についても行ってもよいが、複数のモジュール間で共用されている配線（図１７に示す例においては、点Ｐや点Ｑを含む配線）のみについて、流れる電流値を予測するような態様としてもよい。特に、本実施形態においては、電流集中は、複数のモジュール間で共用されている配線で発生することとなるため、このように電流集中が発生する可能性のある配線のみを、電流値の予測の対象とすることで、演算負荷の低減が可能となる。また、電流集中が発生する可能性のある配線のみを、電流値の予測の対象とする際においては、さらに、図１７に示す点Ｐや点Ｑなどの電流集中が発生する所定のポイントに流れる電流値のみを予測の対象とするような構成としてもよい。
【０１２１】
さらに、上記においては、セル−モジュールバランシングを行う際における、電荷移動処理および電流値制限処理について説明したが、セルバランシングのみを行う際、さらには、モジュールバランシングのみを行う際においても同様とすることももちろん可能である。
【０１２２】
本実施形態によれば、アクティブバランシングによる容量調整を行なう際に、目標の充電量、各セルとモジュールとの間および／または各モジュール間で移動させる電荷量、電荷の移動方向、および容量調整時間を適切に算出することができるため、アクティブバランシングによる容量調整を短時間で、高効率で行なうことができる。特に、本実施形態によれば、目標の充電量、ならびに、各セルとモジュールとの間および／または各モジュール間で移動させる電荷量に基づいて、容量調整を行なうことができるため、容量調整の終期に、充電および放電を繰り返すチャタリング現象の発生を有効に防止することができる。
【０１２３】
加えて、本実施形態によれば、アクティブバランシングによる容量調整を行なう際に、セルバランシング回路ＡＣＢおよびモジュールバランシング回路ＭＭＢを構成する配線に流れる電流値を予測し、予測した電流値が、所定の閾値ＩＬＩＭ以上となる配線が存在する場合には、電流値を制限する処理を実行する。そのため、アクティブバランシングによる容量調整を行なう際に、電流集中により配線が破損してしまうことを有効に防止することができる。特に、本実施形態のように、セルバランシング回路ＡＣＢおよびモジュールバランシング回路ＭＭＢを備える構成とし、セルバランシングとモジュールバランシングとを同時に行う場合には、上述した図１７に示す例のように、特定の配線に電流集中が発生し易いという問題があるが、本実施形態によれば、予測した電流値が、所定の閾値ＩＬＩＭ以上となる配線が存在する場合には、電流値を制限する処理を行うことで、このような電流集中を有効に防止することができる。
【０１２４】
また、本実施形態においては、図１７に示すように、複数のモジュールが配線を共用するような構成とし、組電池を構成する回路構成を簡略化した場合でも、このような複数のモジュールが共用する配線における電流集中を防止することができ、そのため、本実施形態によれば、製造コストを適切に低減することができる。
【０１２５】
なお、上述の実施形態において、セルバランシング回路ＡＣＢ１〜ＡＣＢ６、モジュールバランシング回路ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６，ＭＭＢ２５は本発明の電荷移動回路に、制御装置１０のＳＯＣ算出部１３は本発明の検出手段に、制御装置１０の電荷移動条件設定部１１は本発明の電荷移動量算出手段に、制御装置１０の電流予測制御部１２は本発明の制御手段に、それぞれ相当する。
【０１２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０…制御装置
Ｃ１〜Ｃ９６…セル
Ｍ１〜Ｍ６…モジュール
ＡＣＢ１〜ＡＣＢ６…セルバランシング回路
ＭＭＢ１２，ＭＭＢ２３，ＭＭＢ４５，ＭＭＢ５６，ＭＭＢ２５…モジュールバランシング回路
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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