(57)【要約】  組電池２０は、各々が標準容量を有する複数の標準セル２０ｓｔと、標準容量の２倍の容量を有する単一の２倍セル２０ｔｗとによって構成される。参照標準セル２０ｓｔ（＝複数の標準セル２０ｓｔの中から予め指定された標準セル２０ｓｔ）のＳＯＣを検出する際、システム制御回路１６は、参照標準セル２０ｓｔおよび２倍セル２０ｔｗの間の電位差と参照標準セル２０ｓｔのＳＯＣとの関係を示す電位差・ＳＯＣ特性曲線をメモリ１６ｍから取得し、参照標準セル２０ｓｔと２倍セル２０ｔｗとの間の電位差を検出し、そして検出された電位差を電位差・ＳＯＣ特性曲線と照合して参照標準セル２０ｓｔのＳＯＣ値を検出する。
2017221735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標準容量を有する標準セルと前記標準容量を上回る容量を有する特定セルとによって構成された組電池の充放電を制御する組電池回路であって、
前記標準セルおよび前記特定セルの間の電位差と、劣化前の前記標準セルの満充電容量を基準とする現時点の前記標準セルの容量を表す標準セル容量係数との関係を示す電位差・容量係数特性曲線をメモリから取得する電位差・容量係数特性曲線取得手段、
前記標準セルおよび前記特定セルの間の電位差を検出する電位差検出手段、および
前記電位差検出手段によって検出された電位差を前記電位差・容量係数特性曲線取得手段によって取得された電位差・容量係数特性曲線と照合して現時点の前記標準セル容量係数の値を検出する標準セル容量係数値検出手段を備える、組電池回路。
【請求項２】
前記標準セルの電圧と前記標準セル容量係数との関係を示す標準セル電圧・容量係数特性曲線および／または前記特定セルの電圧と劣化前の前記特定セルの満充電容量を基準とする現時点の前記特定セルの容量を表す特定セル容量係数との関係を示す特定セル電圧・容量係数特性曲線を前記メモリから取得するセル電圧・容量係数特性曲線取得手段、および
前記標準セル容量係数値検出手段によって検出された前記標準セル容量係数の値の数が２以上のとき前記セル電圧・容量係数特性曲線取得手段によって取得された特性曲線に基づいて前記標準セル容量係数の唯一の値を選定する標準セル容量係数値選定手段をさらに備える、請求項１記載の組電池回路。
【請求項３】
前記標準セル容量係数値検出手段によって検出された前記標準セル容量係数の値を出力する標準セル容量係数値出力手段をさらに備える、請求項１または２記載の組電池回路。
【請求項４】
前記標準セルの数は複数であり、
前記電位差検出手段および前記標準セル容量係数値検出手段の各々は前記標準セル毎に検出処理を実行し、
前記標準セル容量係数値検出手段によって検出された前記標準セル容量係数の値に基づいて前記標準セル間の充電バランスを調整するバランス調整手段をさらに備える、請求項１ないし４のいずれかに記載の組電池回路。
【請求項５】
前記特定セルは、前記標準セル容量係数および前記特定セル容量係数の各々の値がゼロを示す位置で前記特定セルの電圧と前記標準セルの電圧とが互いに一致するように、前記標準セルと直列接続される、請求項１ないし４のいずれかに記載の組電池回路。
【請求項６】
標準容量を有する標準セルと前記標準容量を上回る容量を有する特定セルとによって構成された組電池の充放電を制御する組電池回路によって実行される容量係数検出方法であって、
前記標準セルおよび前記特定セルの間の電位差と、劣化前の前記標準セルの満充電容量を基準とする現時点の前記標準セルの容量を表す標準セル容量係数との関係を示す電位差・容量係数特性曲線をメモリから取得する電位差・容量係数特性曲線取得ステップ、
前記標準セルおよび前記特定セルの間の電位差を検出する電位差検出ステップ、および
前記電位差検出ステップによって検出された電位差を前記電位差・容量係数特性曲線取得ステップによって取得された電位差・容量係数特性曲線と照合して現時点の前記標準セル容量係数の値を検出する標準セル容量係数値検出ステップを備える、容量係数検出方法。
【請求項７】
標準容量を有する標準セルと前記標準容量を上回る容量を有する特定セルとによって構成された組電池の充放電を制御する組電池回路に、
前記標準セルおよび前記特定セルの間の電位差と、劣化前の前記標準セルの満充電容量を基準とする現時点の前記標準セルの容量を表す標準セル容量係数との関係を示す電位差・容量係数特性曲線をメモリから取得する電位差・容量係数特性曲線取得ステップ、
前記標準セルおよび前記特定セルの間の電位差を検出する電位差検出ステップ、および
前記電位差検出ステップによって検出された電位差を前記電位差・容量係数特性曲線取得ステップによって取得された電位差・容量係数特性曲線と照合して現時点の前記標準セル容量係数の値を検出する標準セル容量係数値検出ステップを実行させるための、容量係数検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、組電池回路に関し、特に標準容量を有する標準セルと標準容量を上回る容量を有する特定セルとによって形成された組電池の充放電を制御する、組電池回路に関する。この発明はまた、このような組電池回路を構成する標準セルの容量係数を検出する、容量係数検出方法、および容量係数検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池のＳＯＣ(State Of Charge：電池の容量係数であり、具体的には充電深度)を検知する場合、通常は、電圧−ＳＯＣテーブルが準備され、電池を測定して得られた電圧が電圧−ＳＯＣテーブルと照合される。【０００３】
しかし、正極ＬＦＰ−負極Ｇｒ系電池などの電位プラトー領域の大きい電池については、電位プラトー領域でＳＯＣを検知するのは容易ではない。つまり、実際には、電位プラトー領域以外の領域で検知したＳＯＣとその後の電流量の積算値とに基づいて、電位プラトー領域におけるＳＯＣを検知することになる。このような方法では、ＳＯＣの検知精度に限界がある。【０００４】
ＳＯＨ(State Of Health：電池の容量係数であり、具体的には劣化度)についても、一般的な電池では、劣化に伴ってΔ容量／ΔＶ（＝電位の変動幅に対する容量の変動幅の割合）が小さくなることを検知して、電池の劣化状態を判定することができる。しかし、正極ＬＦＰ−負極Ｇｒ系電池では、劣化に伴って電位プラトー領域のみが縮退するのみであり、Δ容量／ΔＶが変化することはないため、電池の劣化状態を判定することは不可能である。つまり、電位プラトー領域の大きい電池では電流値を積算してＳＯＨを定量化するため、ＳＯＨの検知精度に限界がある。【０００５】
これを踏まえて、特許文献１では、初期電池容量が互いに異なる充電深度検知用リチウムイオン二次電池（検知用セル）と非充電深度検知用リチウムイオン二次電池（通常セル）とを直列接続して、組電池が構成される。これによって、大電流による充放電中でも、複雑な判定回路を必要とせず、充電深度を精度良く評価できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−８９５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のような組電池を長期にわたって安定的に利用するためには、検知用セルの劣化状態に基づく電圧−ＳＯＣテーブルと、通常セルの劣化状態に基づく電圧−ＳＯＣテーブルとを個別に準備し、各セルの劣化状態を監視してＳＯＣをリセットする（セル間でＳＯＣを揃える）必要がある。【０００８】
ただし、性能や劣化特性の異なる２種類のセルを対象とする監視・リセットは、煩雑さを増大させる。また、低抵抗で大電流を流すパワータイプの電池においては、材料系の異なる２種類のセルを設計すること自体が困難である。さらに、従来の巻回缶タイプの電池においては、缶に自由度がなく、容量アップなどの異種設計を行うことは容易ではない。したがって、特許文献１のような組電池は、実用性に欠ける。【０００９】
それゆえに、この発明の主たる目的は、電位プラトー領域においても簡単かつ高精度で容量係数を検知することができる、組電池回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る組電池回路(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、標準容量を有する標準セル(20st)と標準容量を上回る容量を有する特定セル(20tw)とによって構成された組電池(20)の充放電を制御する組電池回路(10)であって、標準セルおよび特定セルの間の電位差と、劣化前の標準セルの満充電容量を基準とする現時点の標準セルの容量を表す標準セル容量係数との関係を示す電位差・容量係数特性曲線(CVdf)をメモリ(16m)から取得する電位差・容量係数特性曲線取得手段(S1, S31)、標準セルおよび特定セルの間の電位差を検出する電位差検出手段(S19, S37)、および電位差検出手段によって検出された電位差を電位差・容量係数特性曲線取得手段によって取得された電位差・容量係数特性曲線と照合して現時点の標準セル容量係数の値を検出する標準セル容量係数値検出手段(S21, S39)を備える。【００１１】
標準セルは標準容量を有する一方、特定セルは標準容量を上回る容量を有するため、標準セルの電圧の変動が少ない容量係数領域（電位プラトー領域）においても、電位差・容量係数特性曲線上では電位差が大きく変動し得る。このような電位差・容量係数特性曲線を参照することで、電位プラトー領域においても簡単かつ高精度で標準セルの容量係数を検出することができる。【００１２】
好ましくは、標準セルの電圧と標準セル容量係数との関係を示す標準セル電圧・容量係数特性曲線(CVst)および／または特定セルの電圧と劣化前の特定セルの満充電容量を基準とする現時点の特定セルの容量を表す特定セル容量係数との関係を示す特定セル電圧・容量係数特性曲線(CVtw)をメモリから取得するセル電圧・容量係数特性曲線取得手段(S1, S33)、および標準セル容量係数値検出手段によって検出された標準セル容量係数の値の数が２以上のときセル電圧・容量係数特性曲線取得手段によって取得された特性曲線に基づいて標準セル容量係数の唯一の値を選定する標準セル容量係数値選定手段(S23, S25, S41, S43)がさらに備えられる。【００１３】
標準セル電圧・容量係数特性曲線および／または特定セル電圧・容量係数特性曲線を参照することで、標準セルの容量係数値が誤検出される懸念を軽減することができる。【００１４】
好ましくは、標準セル容量係数値検出手段によって検出された標準セル容量係数の値を出力する標準セル容量係数値出力手段(S27)がさらに備えられる。これによって、標準セルの容量係数値を容易に確認することができる。【００１５】
好ましくは、標準セルの数は複数であり、電位差検出手段および標準セル容量係数値検出手段の各々は標準セル毎に検出処理を実行し、標準セル容量係数値検出手段によって検出された標準セル容量係数の値に基づいて標準セル間の充電バランスを調整するバランス調整手段(S49~S63)がさらに備えられる。【００１６】
電位差・容量係数特性曲線を参照することで、電位プラトー領域においても標準セル間の充電バランスを調整することができる。【００１７】
好ましくは、特定セルは、標準セル容量係数および特定セル容量係数の各々の値がゼロを示す位置で特定セルの電圧と標準セルの電圧とが互いに一致するように、標準セルと直列接続される。これによって、特定セル・標準セル間のバランス調整が不要となる。【００１８】
この発明に係る容量係数検出方法は、標準容量を有する標準セル(20st)と標準容量を上回る容量を有する特定セル(20tw)とによって構成された組電池(20)の充放電を制御する組電池回路(10)によって実行される容量係数検出方法であって、標準セルおよび特定セルの間の電位差と、劣化前の標準セルの満充電容量を基準とする現時点の標準セルの容量を表す標準セル容量係数との関係を示す電位差・容量係数特性曲線(CVdf)をメモリ(16m)から取得する電位差・容量係数特性曲線取得ステップ(S1, S31)、標準セルおよび特定セルの間の電位差を検出する電位差検出ステップ(S19, S37)、および電位差検出ステップによって検出された電位差を電位差・容量係数特性曲線取得ステップによって取得された電位差・容量係数特性曲線と照合して現時点の標準セル容量係数の値を検出する標準セル容量係数値検出ステップ(S21, S39)を備える。【００１９】
この発明に係る容量係数検出プログラムは、標準容量を有する標準セル(20st)と標準容量を上回る容量を有する特定セル(20tw)とによって構成された組電池(20)の充放電を制御する組電池回路(10)に、標準セルおよび特定セルの間の電位差と、劣化前の標準セルの満充電容量を基準とする現時点の標準セルの容量を表す標準セル容量係数との関係を示す電位差・容量係数特性曲線(CVdf)をメモリ(16m)から取得する電位差・容量係数特性曲線取得ステップ(S1, S31)、標準セルおよび特定セルの間の電位差を検出する電位差検出ステップ(S19, S37)、および電位差検出ステップによって検出された電位差を電位差・容量係数特性曲線取得ステップによって取得された電位差・容量係数特性曲線と照合して現時点の標準セル容量係数の値を検出する標準セル容量係数値検出ステップ(S21, S39)を実行させるための、容量係数検出プログラムである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、電位プラトー領域においても簡単かつ高精度で容量係数を検知することができる。【００２１】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この実施例の組電池回路とその周辺の構成を示すブロック図である。
【図２】標準セルの構成の一例を示す回路図である。
【図３】２倍セルまたは標準セルの開路電圧とＳＯＣとの関係の一例を示すグラフである。
【図４】２倍セル・標準セル間の電位差とＳＯＣとの関係の一例を示すグラフである。
【図５】２倍セルまたは標準セルの開路電圧とＳＯＣとの関係の他の一例を示すグラフである。
【図６】図１に示すシステム制御回路の動作の一部を示すフロー図である。
【図７】図１に示すシステム制御回路の動作の他の一部を示すフロー図である。
【図８】図１に示すシステム制御回路の動作のその他の一部を示すフロー図である。
【図９】図１に示すシステム制御回路の動作のさらにその他の一部を示すフロー図である。
【図１０】図１に示すシステム制御回路の動作の他の一部を示すフロー図である。
【図１１】９０Ａ負荷時の２倍セルまたは標準セルの開路電圧とＳＯＣとの関係の一例を示すグラフである。
【図１２】組電池の開路電圧とＳＯＣとの関係の一例を示すグラフである。
【図１３】他の実施例におけるシステム制御回路の動作の一部を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１を参照して、この実施例の組電池回路１０は、充放電回路１８を通して組電池２０の充放電を制御するシステム制御回路１６を含む。充放電回路１８は、システム制御回路１６の制御の下で、系統電源１２から供給された電力を組電池２０に充電し、或いは組電池２０の電力を負荷１４に対して放電する。
【００２４】
組電池２０は、Ｋｍａｘ個の標準セル２０ｓｔと単一の２倍セル（特定セル）２０ｔｗとを直列接続してなる。標準セル２０ｓｔと２倍セル２０ｔｗは正極と負極とをセパレータを介して積層し、ラミネートに収納し、電解液を充電して封止してなる。ここで、定数Ｋｍａｘは２以上の整数であり、たとえば“７”である。また、標準セル２０ｓｔは標準容量を有し、２倍セル２０ｔｗは標準容量の２倍の容量を有する。
【００２５】
標準セル２０ｓｔは、詳しくは図２に示すように構成される。図２によれば、スイッチＳＷｓｔの一方端はセルＥｓｔの正極に接続され、スイッチＳＷｓｔの他方端は外部短絡抵抗Ｒｓｔの一方端に接続される。また、外部短絡抵抗Ｒｓｔの他方端はセルＥｓｔの負極に接続される。スイッチＳＷｓｔをオンしたときにセルＥｓｔから放電される電流の値は、セルＥｓｔの端子電圧値と外部短絡抵抗Ｒｓｔの値とによって規定される。
【００２６】
なお、標準セル２０ｓｔおよび２倍セル２０ｔｗの各々の状態を表すパラメータの１つとしてＳＯＣ(State Of Charge)があるが、この実施例では特に、標準セル２０ｓｔのＳＯＣを“劣化前の標準セル２０ｓｔの満充電容量を基準とする現時点の標準セル２０ｓｔの充電容量”と定義し、２倍セル２０ｔｗのＳＯＣを“劣化前の２倍セル２０ｔｗの満充電容量を基準とする現時点の２倍セル２０ｔｗの充電容量”と定義する。
【００２７】
２倍セル２０ｔｗおよび標準セル２０ｓｔのいずれについても、正極および負極はそれぞれ、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）およびグラファイト（Ｇｒ）を材料とし、ＡＣ比（正極と負極の対向充電容量比）は“１．７５”である。また、正極のＳＯＣ勾配が２［ｍＶ／ＳＯＣ％］以下の領域はセル実効ＳＯＣの３０％以上であり、かつ、負極のＳＯＣ勾配が２．５［ｍＶ／ＳＯＣ％］の領域はセル実効ＳＯＣの３０％以上である。
【００２８】
ただし、２倍セル２０ｔｗの容量は９．０Ａｈであるのに対して、標準セル２０ｓｔの容量は４．５Ａｈである。つまり、２倍セル２０ｔｗの材料および設計は、標準セル２０ｓｔの材料および設計と同一であり、容量のみが２倍セル２０ｔｗおよび標準セル２０ｓｔの間で相違する。
【００２９】
図３を参照して、曲線ＣＶｓｔは、標準セル２０ｓｔの開路電圧（ＯＣＶ）と標準セル２０ｓｔのＳＯＣとの関係を示す曲線であり、曲線ＣＶｔｗは、２倍セル２０ｔｗの開路電圧と２倍セル２０ｔｗのＳＯＣとの関係を示す曲線である。以下では、曲線ＣＶｓｔを“標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線”と定義し、曲線ＣＶｔｗを“２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線”と定義する。
【００３０】
図３によれば、２倍セル２０ｔｗの開路電圧値は、ＳＯＣ＝０％に対応する位置で各標準セル２０ｓｔの開路電圧値と一致する。換言すれば、２倍セル２０ｔｗおよびＫｍａｘ個の標準セル２０ｓｔは、ＳＯＣ＝０％に対応する位置での各セルの開路電圧値が互いに一致するように直列接続される。
【００３１】
また、２倍セル２０ｔｗの材料および設計は標準セル２０ｓｔの材料および設計と同一であるため、２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗは、標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔを横軸方向に２倍に引き伸ばした曲線と重なる。
【００３２】
つまり、２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗおよび標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔのいずれも電位プラトー領域（電圧の変動が少ないＳＯＣ領域）を有するものの、２倍セル２０ｔｗと標準セル２０ｓｔとの間で容量が相違するため、電位プラトー領域の位置は２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗおよび標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔの間で相違する。
【００３３】
なお、組電池２０にはＫｍａｘ個の標準セル２０ｓｔが設けられ、かつ標準セル２０ｓｔ間には個体差があるため、標準セル２０ｓｔの開路電圧と標準セル２０ｓｔのＳＯＣとの関係は、標準セル２０ｓｔ毎に僅かに異なる。
【００３４】
また、標準セル２０ｓｔの開路電圧と標準セル２０ｓｔのＳＯＣとの関係は組電池回路１０の動作環境（充電／放電の別，組電池２０の温度）によって変動し、２倍セル２０ｔｗの開路電圧と２倍セル２０ｔｗのＳＯＣとの関係もまた組電池回路１０の動作環境によって変動する。
【００３５】
これを踏まえて、メモリ１６ｍには、Ｋｍａｘ×動作環境数に等しい数の標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔと、動作環境数に等しい数の２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗとが予め記憶される。
【００３６】
図４を参照して、曲線ＣＶｄｆは、２倍セル２０ｔｗおよび標準セル２０ｓｔの間の開路電圧の差（＝電位差）と標準セル２０ｓｔのＳＯＣとの関係を示す曲線である。２倍セル２０ｔｗおよび標準セル２０ｓｔの間の電位差は、２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗおよび標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔの相違を反映し、全ＳＯＣ領域にわたって激しく変動する。つまり、曲線ＣＶｄｆは複数の極値を有し、プラトー領域が曲線ＣＶｄｆに現れることはない。以下では、このような曲線ＣＶｄｆを“電位差・ＳＯＣ特性曲線”と定義する。
【００３７】
上述のように、標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔの数はＫｍａｘ×動作環境数に等しく、２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗの数は動作環境数に等しい。したがって、メモリ１６ｍには、Ｋｍａｘ×動作環境数に等しい数の電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆが予め記憶される。
【００３８】
ただし、共通の材料および設計を採用する２倍セル２０ｔｗおよび標準セル２０ｓｔは、互いに同じ要領で経年劣化を起こす。たとえば出力特性が７３％まで徐々に劣化したとき、２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗおよび標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔは、図５に示す軌跡を描く。つまり、標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔおよび２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗは、低ＳＯＣ領域以外の領域において、共通の圧縮率で圧縮される。
【００３９】
なお、図５に示す２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗおよび標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔの各々は、出力特性が１００％，９７％，９０％，８３％，７３％の順で劣化したときの軌跡を示す。
【００４０】
システム制御回路（プロセッサ）２６は、図６〜図７に示すフロー図に従って標準セル２０ｓｔのＳＯＣを繰り返し検知し、図８〜図１０に示すフロー図に従って標準セル２０ｓｔおよび２倍セル２０ｔｗの充電バランスを繰り返し調整する。なお、これらのフロー図に対応する制御プログラムもまた、メモリ１６ｍに記憶される。
【００４１】
図６を参照して、ステップＳ１では、現時点の動作環境に対応する２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗ，標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔ，電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆをメモリ１６ｍから取得する。
【００４２】
標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔについては、参照標準セル（＝Ｋｍａｘ個の標準セル２０ｓｔのうち予め指定された標準セル２０ｓｔ）の開路電圧と参照標準セル２０ｓｔのＳＯＣとの関係を示す曲線が取得される。また、電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆについては、２倍セル２０ｔｗおよび参照標準セル２０ｓｔの間の電位差と参照標準セル２０ｓｔのＳＯＣとの関係を示す曲線が取得される。
【００４３】
ステップＳ３では、２倍セル２０ｔｗの現時点の開路電圧を検出する。ステップＳ５では、検出された開路電圧に対応するＳＯＣ値がステップＳ１で取得した２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗ上の電位プラトー領域に属するか否かを判別する。判別結果がＮＯであればステップＳ７に進み、判別結果がＹＥＳであればステップＳ１１に進む。
【００４４】
ステップＳ７では、ステップＳ３で検出された開路電圧をステップＳ１で取得した２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗと照合して、２倍セル２０ｔｗの現時点のＳＯＣ値を検出する。ステップＳ９では、検出されたＳＯＣ値の１／２の値を標準セル２０ｓｔの現時点のＳＯＣ値としてモニタ（図示せず）から出力し、その後に今回のＳＯＣ検知処理を終了する。
【００４５】
ステップＳ１１では、参照標準セル２０ｓｔの現時点の開路電圧を検出する。ステップＳ１３では、検出された開路電圧に対応するＳＯＣ値がステップＳ１で取得した標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔ上の電位プラトー領域に属するか否かを判別する。判別結果がＮＯであればステップＳ１５に進み、判別結果がＹＥＳであればステップＳ１９に進む。
【００４６】
ステップＳ１５では、ステップＳ１１で検出された開路電圧をステップＳ１で取得した標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔと照合して、参照標準セル２０ｓｔの現時点のＳＯＣ値を検出する。ステップＳ１７では、検出されたＳＯＣ値を標準セル２０ｓｔの現時点のＳＯＣ値としてモニタから出力し、その後に今回のＳＯＣ検知処理を終了する。
【００４７】
図７に示すステップＳ１９では、２倍セル２０ｔｗと参照標準セル２０ｓｔとの間の現時点の電位差を算出し、ステップＳ２１では算出した電位差に対応する１または２以上のＳＯＣ値をステップＳ１で取得した電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆ上で検出する。
【００４８】
ステップＳ１で取得した電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆが図４に示す曲線を描き、ステップＳ２１で算出した電位差が０．０５Ｖであれば、ステップＳ２１では５つのＳＯＣ値が検出される。
【００４９】
ステップＳ２３では検出されたＳＯＣ値の数が２以上であるか否かを判別し、判別結果がＮＯであればそのままステップＳ２７に進む一方、判別結果がＹＥＳであればステップＳ２５で以下の処理を実行してからステップＳ２７に進む。
【００５０】
つまり、ステップＳ２５では、ステップＳ１で取得した標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔおよび２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗの少なくとも一方を参照して、参照標準セル２０ｓｔの開路電圧に対応する唯一のＳＯＣ値を選定する。図３および図４から分かるように、参照標準セル２０ｓｔの開路電圧が３．３５Ｖでかつ２倍セル２０ｔｗの開路電圧が３．３Ｖである場合、ステップＳ２５では“７０％”が唯一のＳＯＣ値として選定される。
【００５１】
ステップＳ２７では、こうして検出ないし選定された唯一のＳＯＣ値をモニタから出力し、その後に今回のＳＯＣ検知処理を終了する。
【００５２】
図８を参照して、ステップＳ３１では、現時点の動作環境に対応する２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗ，Ｋｍａｘ個の標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔ，Ｋｍａｘ個の電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆをメモリ１６ｍから取得する。
【００５３】
ステップＳ３３では、２倍セル２０ｔｗおよびＫｍａｘ個の標準セル２０ｓｔの各々の現時点の開路電圧を検出する。ステップＳ３５では変数Ｋを“１”に設定し、ステップＳ３７では２倍セル２０ｔｗとＫ番目の標準セル２０ｓｔとの間の現時点の電位差を算出する。ステップＳ３９では、算出した電位差に対応する１または２以上のＳＯＣ値を、ステップＳ３１で取得したＫ番目の電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆ上で検出する。
【００５４】
ステップＳ４１では検出されたＳＯＣ値の数が２以上であるか否かを判別し、判別結果がＮＯであればそのままステップＳ４５に進む一方、判別結果がＹＥＳであればステップＳ４３で以下の処理を実行してからステップＳ４５に進む。
【００５５】
つまり、ステップＳ４３では、ステップＳ３１で取得したＫ番目の標準セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｓｔおよび２倍セル電圧・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｔｗの少なくとも一方を参照して、Ｋ番目の標準セル２０ｓｔの開路電圧に対応する唯一のＳＯＣ値を選定する。
【００５６】
ステップＳ４５では変数Ｋをインクリメントし、ステップＳ４７では変数Ｋが定数Ｋｍａｘを上回るか否かを判別する。判別結果がＮＯであればステップＳ３７に戻り、判別結果がＹＥＳであればステップＳ４９に進む。
【００５７】
ステップＳ４９では、ＳＯＣ値が最小値を示す標準セル２０ｓｔをＫｍａｘ個の標準セル２０ｓｔの中から検出する。ステップＳ５１では、検出した標準セル２０ｓｔの識別番号を変数Ｌに設定する。ステップＳ５３では変数Ｋを“１”に設定し、ステップＳ５５では変数Ｋが変数Ｌに等しいか否かを判別する。判別結果がＹＥＳであればそのままステップＳ６３に進む一方、判別結果がＮＯであればステップＳ５７〜Ｓ６１で以下の処理を実行してからステップＳ６３に進む。
【００５８】
ステップＳ５７では、Ｋ番目の標準セル２０ｓｔのＳＯＣ値と最小ＳＯＣ値（＝Ｌ番目の標準セル２０ｓｔのＳＯＣ値）との差分を算出する。
【００５９】
ステップＳ５９では、Ｋ番目の標準セル２０ｓｔを対象として、スイッチＳＷｓｔをオン状態にした上で、外部短絡抵抗Ｒｓｔの値とセルＥｓｔの特性からバランス電流値を算出し、算出されたバランス電流値とステップＳ５７で算出された差分とに基づいて、Ｋ番目の標準セル２０ｓｔの放電時間を算出する。算出される放電時間は、Ｋ番目の標準セル２０ｓｔのＳＯＣ値が最小ＳＯＣ値を下回るまでの時間である。
【００６０】
ステップＳ６１では変数Ｋをインクリメントし、ステップＳ６３では変数Ｋが定数Ｋｍａｘを上回るか否かを判別する。判別結果がＮＯであればステップＳ５５に戻り、判別結果がＹＥＳであればステップＳ６５に進む。ステップＳ６５では、Ｌ番目の標準セル２０ｓｔ以外の標準セル２０ｓｔについて、スイッチＳＷｓｔをオンする。これによって、放電が開始される。
【００６１】
ステップＳ６７では変数Ｋを“１”に設定し、ステップＳ６９では変数Ｋが変数Ｌに等しいか否かを判別し、ステップＳ７１ではＫ番目の標準セル２０ｓｔについて設定された放電時間が経過したか否かを判別する。ステップＳ６９の判別結果がＹＥＳであるか或いはステップＳ７１の判別結果がＮＯであればそのままステップＳ７５に進み、ステップＳ６９の判別結果がＮＯでかつステップＳ７１の判別結果がＹＥＳであればステップＳ７３でＫ番目の標準セル２０ｓｔの放電動作を終了（＝Ｋ番目の標準セル２０ｓｔに設けられたスイッチＳＷｓｔをオフ）してからステップＳ７５に進む。
【００６２】
ステップＳ７５では変数Ｋが定数Ｋｍａｘに達したか否かを判別し、ステップＳ７９ではＫｍａｘ個の標準セル２０ｓｔの全ての放電動作が終了したか否かを判別する。ステップＳ７５の判別結果がＮＯであれば、ステップＳ７７で変数Ｋをインクリメントし、その後にステップＳ６９に戻る。
【００６３】
ステップＳ７５の判別結果がＹＥＳである一方、ステップＳ７９の判別結果がＮＯであれば、ステップＳ６７に戻る。ステップＳ７５の判別結果およびステップＳ７９の判別結果のいずれもがＹＥＳであれば、今回のバランス調整処理を終了する。
【００６４】
以上の説明から分かるように、組電池２０は、各々が標準容量を有するＫｍａｘ個の標準セル２０ｓｔと、標準容量の２倍の容量を有する単一の２倍セル２０ｔｗとによって構成される。参照標準セル２０ｓｔ（＝Ｋｍａｘ個の標準セル２０ｓｔの中から予め指定された標準セル２０ｓｔ）のＳＯＣを検出する際、システム制御回路１６は、参照標準セル２０ｓｔおよび２倍セル２０ｔｗの間の電位差と参照標準セル２０ｓｔのＳＯＣとの関係を示す電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆをメモリ１６ｍから取得し(S1)、参照標準セル２０ｓｔと２倍セル２０ｔｗとの間の電位差を検出し(S19)、そして検出された電位差を電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆと照合して参照標準セル２０ｓｔのＳＯＣ値を検出する(S21)。
【００６５】
システム制御回路１６はまた、Ｋｍａｘ個の標準セル２０ｓｔの間の充電バランスを調整する際、Ｍｍａｘ個の標準セル２０ｓｔにそれぞれ対応するＫｍａｘ個の電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆをメモリ１６ｍから取得し(S31)、Ｋ番目（Ｋ：１〜Ｋｍａｘ）の標準セル２０ｓｔの各々と２倍セル２０ｔｗとの間の電位差を検出し(S37)、そして検出された電位差をＫ番目の電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆと照合してＫ番目の標準セル２０ｓｔのＳＯＣ値を検出する(S39)。
【００６６】
標準セル２０ｓｔは標準容量を有する一方、２倍セル２０ｔｗは標準容量を上回る容量を有するため、標準セル２０ｓｔの電圧の変動が少ないＳＯＣ領域（電位プラトー領域）においても、電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆ上では電位差が大きく変動し得る。このような電位差・ＳＯＣ特性曲線ＣＶｄｆを参照することで、電位プラトー領域においても簡単かつ高精度で標準セル２０ｓｔのＳＯＣ値を検出することができ、さらには検出されたＳＯＣ値に基づいて標準セル２０ｓｔ間の充電バランスを調整することができる。
【００６７】
また、２倍セル２０ｔｗの材料および設計は、標準セル２０ｓｔの材料および設計と同一であるため、同一のレート特性および寿命特性が得られる。これによって、２倍セル２０ｔｗと標準セル２０ｓｔとのリバランスに掛かる作業負担を抑制することができる。
【００６８】
さらに、２倍セル２０ｔｗの開路電圧は低くなるものの、２倍セル２０ｔｗが高容量であることから、２倍セル２０ｔｗの内部抵抗は相対的に低くなる。この結果、高レート時の開路電圧の低下量が抑制される（出力電圧の低下が生じ難くなる）。
【００６９】
参考までに、９０Ａ負荷を掛けたときの出力特性を図１１に示す。これより、大容量（＝低抵抗）の２倍セル２０ｔｗを導入することにより、特に高負荷（大電流）時の電圧降下が抑制され、高い電力が得られることが分かる。
【００７０】
さらにまた、８個の標準セル２０ｓｔによって構成された組電池の開路電圧が図１２に示す菱形（◇）に沿って変化する場合、この実施例の組電池２０の開路電圧は図１２に示す四角形（□）に沿って変化する。つまり、組電池２０のＯＣＶ−ＳＯＣ特性は、標準セル２０ｓｔのみによって構成された組電池のＯＣＶ−ＳＯＣ特性と略一致する。
【００７１】
これは、２倍セル２０ｔｗの開路電圧が広範囲にわたって平坦であり、かつ組電池２０に設けられる２倍セル２０ｔｗの数も１つであるからである。これによって、組電池単位での充放電制御は、単一の標準セル２０ｓｔを２倍セル２０ｓｔによって置換するか否かに関係なく、共通化できる。
【００７２】
なお、この実施例では、組電池２０に設けられた２倍セル２０ｔｗの数は１つであるが、２以上の２倍セル２０ｔｗを組電池２０に設けるようにしてもよい。また、この実施例では、標準容量の２倍の容量を有する高容量セル（＝２倍セル２０ｔｗ）を組電池２０に設けるようにしているが、高容量セルの容量は標準容量の１．２倍から３．０倍までの範囲で適宜変更してもよい。
【００７３】
さらに、この実施例では、組電池回路１０には単一の組電池２０を設けるようにしているが、複数の組電池２０を並列接続または直列接続し、図６〜図１０に示す処理を組電池２０毎に実行するようにしてもよい。
【００７４】
また、この実施例では、標準セル２０ｓｔのＳＯＣ値を検出するようにしている。しかし、標準セル２０ｓｔのＳＯＨ値を検出するようにしてもよい。
【００７５】
なお、標準セル２０ｓｔのＳＯＨは“劣化前の標準セル２０ｓｔの満充電容量を基準とする現時点の標準セル２０ｓｔの満充電容量”と定義することができ、２倍セル２０ｔｗのＳＯＨは“劣化前の２倍セル２０ｔｗの満充電容量を基準とする現時点の２倍セル２０ｔｗの満充電容量”と定義することができる。
【００７６】
このようなパラメータを検出する場合、２倍セル２０ｔｗの開路電圧と２倍セル２０ｔｗのＳＯＨとの関係を示す２倍セル電圧・ＳＯＨ特性曲線ＣＶｔｗ´をメモリ１６ｍに記憶し（記憶する曲線ＣＶｔｗ´の数＝動作環境数）、図６〜図７の処理に代えて図１３に示す処理を実行する必要がある。なお、ＳＯＨの性質上、図８〜図１０に示すようなバランス調整は不要である。
【００７７】
図１３を参照して、ステップＳ８１では、現時点の動作環境に対応する２倍セル電圧・ＳＯＨ特性曲線ＣＶｔｗ´をメモリ１６ｍから取得する。ステップＳ８３では変数Ｋを“１”に設定し、ステップＳ８５ではＫ番目の標準セル２０ｓｔが満充電状態であるか否かを判別する。
【００７８】
判別結果がＹＥＳであればステップＳ８７に進み、２倍セル２０ｔｗの現時点の開路電圧を検出する。ステップＳ８９では、ステップＳ８７で検出された開路電圧をステップＳ８１で取得した２倍セル電圧・ＳＯＨ特性曲線ＣＶｔｗ´と照合して、２倍セル２０ｔｗの現時点のＳＯＨ値を検出する。ステップＳ９１では、検出されたＳＯＨ値の１／２の値をＫ番目の標準セル２０ｓｔの現時点のＳＯＨ値としてモニタから出力する。出力が完了すると、ステップＳ９５に進む。
【００７９】
ステップＳ８５の判別結果がＮＯであればステップＳ９３に進み、Ｋ番目の標準セルを対象とする前回のステップＳ９１の処理によって検出されたＳＯＨ値をモニタから出力する。出力が完了すると、ステップＳ９５に進む。
【００８０】
ステップＳ９５では変数Ｋをインクリメントし、ステップＳ９７では変数Ｋが定数Ｋｍａｘを上回るか否かを判別する。判別結果がＮＯであればステップＳ８５に戻る一方、判別結果がＹＥＳであれば今回のＳＯＨ検知処理を終了する。
【符号の説明】
【００８１】
１０  …組電池回路
１２  …系統電源
１４  …負荷
１６  …システム制御回路
１８  …充放電回路
２０  …組電池
２０ｔｗ  …２倍セル
２０ｓｔ  …標準セル
【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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【国際調査報告】
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