(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に接続された複数の蓄電素子をそれぞれ有する複数の蓄電ブロックが直列に接続された蓄電装置と、
前記各蓄電ブロックの状態を判別するコントローラと、を有し、
前記各蓄電素子は、前記蓄電素子の内部における電流経路を遮断する電流遮断器を有しており、
遮断状態にある前記電流遮断器を含む前記蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量および遮断状態にある前記電流遮断器を含まない前記蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量の比率である第１比率と、前記蓄電ブロックを構成する前記蓄電素子の総数および遮断状態にない前記電流遮断器の総数の比率である第２比率とが、所定の対応関係を有しており、
前記コントローラは、前記複数の蓄電ブロックのうちの１つの前記蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量と、他の少なくとも１つの前記蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量とを、前記第１比率における前記各変化量とみなして、前記第１比率を算出するとともに、前記所定の対応関係に基づいて、前記各蓄電ブロックにおいて、前記電流遮断器が遮断状態にあるか否かを判別することを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記コントローラは、前記対応関係を用いることにより、前記各蓄電ブロックにおいて、遮断状態にある前記電流遮断器の総数を特定することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記各蓄電ブロックの電圧を検出する電圧センサを有しており、
前記コントローラは、前記電圧センサによる検出電圧を用いて、前記各蓄電ブロックに流れる推定電流値を算出し、前記推定電流値を積算することにより、前記各蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記各蓄電ブロックの電圧を検出する電圧センサを有しており、
前記コントローラは、前記電圧センサを用いて、前記各蓄電ブロックの開放電圧を互いに異なるタイミングで取得し、これらの開放電圧から、前記各蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記コントローラは、前記蓄電素子の分極が緩和されているとき、前記電圧センサを用いて、前記各蓄電ブロックの開放電圧を取得することを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記コントローラは、互いに異なるタイミングで取得した前記各蓄電ブロックの開放電圧に基づいて、前記各蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量を算出することを特徴とする請求項４又は５に記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記複数の蓄電ブロックのうち、特定の前記蓄電ブロックだけを放電させる処理を行う前に取得した前記各蓄電ブロックの開放電圧を用いて、前記各蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量を算出することを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項８】
前記コントローラは、下記式（I）の条件を満たすとき、前記電流遮断器が遮断状態であることを判別する、
0006017790.tif 000015
式（I）において、ΔＳＯＣ＿ｂおよびΔＳＯＣ＿ｒは、前記各蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量であり、Ｎは、前記各蓄電ブロックを構成する前記蓄電素子の総数であり、ｍは、遮断状態にある前記電流遮断器の総数であり、ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒは前記第１比率であり、（Ｎ−ｍ）／Ｎは前記第２比率である、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項９】
前記各蓄電ブロックと、遮断状態にある前記電流遮断器の総数との対応関係を示す情報を記憶するメモリを有しており、
前記コントローラは、前記メモリに記憶された前記情報を用いて、遮断状態にある前記電流遮断器を含まない前記蓄電ブロックを特定することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項１０】
前記他の少なくとも１つの前記蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量として、複数の他の前記蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量の中央値又は、前記中央値を基準とした所定範囲に含まれるＳＯＣの変化量を平均した値を用いることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項１１】
前記電流遮断器は、溶断によって前記電流経路を遮断するヒューズ、温度上昇に伴う抵抗の上昇によって前記電流経路を遮断するＰＴＣ素子又は、前記蓄電素子の内圧が上昇することに応じて変形し、前記電流経路を遮断する電流遮断弁であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項１２】
並列に接続された複数の蓄電素子をそれぞれ有し、直列に接続された複数の蓄電ブロックの状態を判別する方法であって、
前記各蓄電素子は、前記蓄電素子の内部における電流経路を遮断する電流遮断器を有しており、
遮断状態にある前記電流遮断器を含む前記蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量および遮断状態にある前記電流遮断器を含まない前記蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量の比率である第１比率と、前記蓄電ブロックを構成する前記蓄電素子の総数および遮断状態にない前記電流遮断器の総数の比率である第２比率とが、所定の対応関係を有しており、
前記複数の蓄電ブロックのうちの１つの前記蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量と、他の少なくとも１つの前記蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量とを、前記第１比率における前記各変化量とみなして、前記第１比率を算出するとともに、前記所定の対応関係に基づいて、前記各蓄電ブロックにおいて、前記電流遮断器が遮断状態にあるか否かを判別することを特徴とする判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流遮断器をそれぞれ有する複数の蓄電素子が並列に接続された蓄電ブロックにおいて、電流遮断器の作動状態を判別する蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の集合電池では、複数の電池を並列に接続した構成において、並列に接続された各単電池に対してヒューズを接続している。ヒューズは、過大な電流が流れたときに溶断することにより、電流経路を遮断する。また、特許文献２に記載の技術では、電池の内部抵抗の変化に基づいて、電池に含まれる電流遮断機構の作動を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−２７５１１６号公報
【特許文献２】特開２００８−１８２７７９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１３５６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の電池が並列に接続された構成では、電流遮断器の作動数に応じて、電流遮断器が作動していない電池に流れる電流値が変化する。具体的には、電流遮断器の作動数が増加すると、電流遮断器が作動していない電池に流れる電流値が上昇してしまい、電池に対する電流負荷が増加してしまう。したがって、電池の充放電を制御するうえでは、電流遮断器の作動を検知する必要がある。本発明は、特許文献２に記載の技術とは異なる方法によって、電流遮断器の作動を検知するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願第１の発明である蓄電システムは、並列に接続された複数の蓄電素子を有する蓄電ブロックと、直列に接続された複数の蓄電ブロックを有する蓄電装置と、各蓄電ブロックの状態を判別するコントローラと、を有する。各蓄電素子は、蓄電素子の内部における電流経路を遮断する電流遮断器を有する。コントローラは、第１比率および第２比率の対応関係を用いて、電流遮断器が遮断状態にあるか否かを判別する。第１比率とは、各蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量と、遮断状態にある電流遮断器を含まない蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量との比率である。第２比率とは、蓄電ブロックを構成する蓄電素子の総数と、遮断状態にない電流遮断器の総数との比率である。
【０００６】
第１比率および第２比率が特定の対応関係にあることを利用することにより、電流遮断器が遮断状態であるか否かを判別することができる。第１比率は、複数の蓄電ブロックのうちの１つの蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量と、他の少なくとも１つの蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量とを、第１比率における各変化量とみなして、第１比率を算出できる。第２比率のうち、蓄電ブロックを構成する蓄電素子の総数は、予め分かっている。したがって、第１比率および第２比率の対応関係から、遮断状態にない電流遮断器の総数を算出することができる。蓄電ブロックを構成する蓄電素子の総数から、遮断状態にない電流遮断器の総数を減算すれば、遮断状態にある電流遮断器の総数（遮断数）を特定することができる。遮断数が、０から正の整数に変化すれば、電流遮断器が遮断状態となったことを判別することができる。
【０００７】
各蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量は、各蓄電ブロックに流れる推定電流値を積算し、積算電流値を満充電容量で除算することにより算出することができる。推定電流値は、各蓄電ブロックの電圧から算出することができる。各蓄電ブロックの電圧は、電圧センサを用いて検出することができる。一方、各蓄電ブロックにおいて、互いに異なるタイミングで開放電圧を取得することにより、ＳＯＣの変化量を算出することもできる。開放電圧およびＳＯＣは、対応関係にあるため、この対応関係を予め求めておけば、開放電圧からＳＯＣを特定することができる。そして、２つの開放電圧に対応した２つのＳＯＣから、ＳＯＣの変化量を算出することができる。
【０００８】
蓄電素子の分極（活物質内のＬｉ濃度分布や、電解液内のＬｉ塩濃度分布）が緩和されているとき、電圧センサによって検出された各蓄電ブロックの電圧を、蓄電ブロックの開放電圧とすることができる。互いに異なるタイミングで取得した各蓄電ブロックの開放電圧が互いに異なるとき、各蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量を算出することができる。
【０００９】
複数の蓄電ブロックにおける電圧を均等化させる処理を行う前において、各蓄電ブロックの開放電圧を取得することができる。均等化処理では、特定の蓄電ブロックだけが放電されることにより、複数の蓄電ブロックにおける電圧のバラツキが抑制される。この場合には、特定の蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量だけが変化してしまい、上述した第１比率および第２比率の対応関係が成り立たなくなってしまうことがある。そこで、均等化処理を行う前に取得された開放電圧を用いることにより、第１比率および第２比率の対応関係を成り立たせることができる。なお、均等化処理ではないが、特定の蓄電ブロックだけを放電させる処理を行ったときには、この処理を行う前に取得した開放電圧に基づいて、ＳＯＣの変化量を算出することができる。
【００１０】
コントローラは、下記式（I）の条件を満たすとき、電流遮断器が遮断状態であることを判別することができる。
【００１１】
【数１】
0006017790.tif 000002
【００１２】
式（I）において、ΔＳＯＣ＿ｂは、各蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量であり、ΔＳＯＣ＿ｒは、遮断状態にある電流遮断器を含まない蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量であり、Ｎは、各蓄電ブロックを構成する蓄電素子の総数であり、ｍは、遮断状態にある電流遮断器の総数である。
【００１３】
ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒの値は、Ｎ／（Ｎ−ｍ）の値と等しくなる。したがって、Ｎ／（Ｎ−ｍ）の逆数をΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒの値に乗算すれば、乗算後の値が１となる。この条件を確認することにより、電流遮断器が遮断状態にあることを判別することができる。
【００１４】
各蓄電ブロックと、遮断状態にある電流遮断器の総数との対応関係を示す情報を、メモリに記憶しておくことができる。これにより、メモリに記憶された情報を用いて、遮断状態にある電流遮断器を含まない蓄電ブロックを特定することができる。特定された蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量は、上述した第１比率を算出するときに用いられる。
【００１５】
遮断状態にある電流遮断器を含まない蓄電ブロックが複数存在するときには、遮断状態にある電流遮断器を含まない蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量として、複数の蓄電ブロックにおけるＳＯＣの変化量の中央値を用いることができる。又は、中央値を基準とした所定範囲に含まれるＳＯＣの変化量を平均した値を用いることができる。これらの値は、上述した第１比率を算出するときに用いられる。
【００１６】
電流遮断器としては、ヒューズ、ＰＴＣ素子又は、電流遮断弁を用いることができる。ヒューズは、溶断によって電流経路を遮断する。ＰＴＣ素子は、温度上昇に伴う抵抗の上昇によって、電流経路を遮断する。電流遮断弁は、蓄電素子の内圧が上昇することに応じて変形し、電流経路を遮断する。
【００１７】
本願第２の発明は、並列に接続された複数の蓄電素子をそれぞれ有し、直列に接続された複数の蓄電ブロックの状態を判別する方法である。各蓄電素子は、蓄電素子の内部における電流経路を遮断する電流遮断器を有する。ここで、本願第１の発明で説明した第１比率および第２比率の対応関係を用いることにより、各蓄電ブロックにおいて、電流遮断器が遮断状態にあるか否かを判別する。本願第２の発明においても、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電池システムの構成を示す図である。
【図２】組電池の構成を示す図である。
【図３】単電池の構成を示す図である。
【図４】電池ブロックおよび遮断数の対応関係を示すマップである。
【図５】実施例１において、遮断数を特定する処理を示すフローチャートである。
【図６】実施例１の変形例において、遮断数を特定する処理を示すフローチャートである。
【図７】実施例２において、遮断数を特定する処理を示すフローチャートである。
【図８】実施例２の変形例において、遮断数を特定する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１である電池システム（蓄電システムに相当する）について、図１を用いて説明する。図１は、電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載されている。
【００２１】
車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池だけを備えている。
【００２２】
組電池（蓄電装置に相当する）１０の正極端子と接続された正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂは、コントローラ４０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。組電池１０の負極端子と接続された負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、コントローラ４０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。
【００２３】
システムメインリレーＳＭＲ−Ｇには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒが並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒは、直列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、コントローラ４０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。電流制限抵抗Ｒは、組電池１０を負荷（具体的には、後述する昇圧回路３２）と接続するときに、突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。
【００２４】
組電池１０を負荷と接続するとき、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流を流すことができ、突入電流が流れるのを抑制することができる。ここで、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときに、組電池１０が負荷と接続される。イグニッションスイッチのオンおよびオフに関する情報は、コントローラ４０に入力される。
【００２５】
次に、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０および負荷の接続が完了し、図１に示す電池システムは、起動状態（Ready-On）となる。一方、組電池１０および負荷の接続を遮断するとき、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。これにより、図１に示す電池システムの動作は停止する。ここで、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったときに、組電池１０および負荷の接続が遮断される。
【００２６】
昇圧回路３３は、組電池１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ３４に出力する。また、昇圧回路３３は、インバータ３４の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力することができる。昇圧回路３３は、コントローラ４０からの制御信号を受けて動作する。本実施例の電池システムでは、昇圧回路３３を用いているが、昇圧回路３３を省略することもできる。
【００２７】
インバータ３４は、昇圧回路３３から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ３５に出力する。また、インバータ３４は、モータ・ジェネレータ３５が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を昇圧回路３３に出力する。モータ・ジェネレータ３５としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。
【００２８】
モータ・ジェネレータ３５は、インバータ３４からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。組電池１０の出力電力を用いて車両を走行させるとき、モータ・ジェネレータ３５によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。
【００２９】
車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ３５は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ３４は、モータ・ジェネレータ３５が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を昇圧回路３３に出力する。昇圧回路３３は、インバータ３４からの電力を組電池１０に出力する。これにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。
【００３０】
図２は、組電池１０の構成を示す。組電池１０は、直列に接続された複数の電池ブロック（蓄電ブロックに相当する）１１を有する。複数の電池ブロック１１を直列に接続することにより、組電池１０の出力電圧を確保することができる。ここで、電池ブロック１１の数は、組電池１０に対して要求される電圧を考慮して、適宜設定することができる。
【００３１】
各電池ブロック１１は、並列に接続された複数の単電池（蓄電素子に相当する）１２を有する。複数の単電池１２を並列に接続することにより、電池ブロック１１（組電池１０）の満充電容量を増やすことができ、組電池１０の出力を用いて車両を走行させるときの距離を延ばすことができる。各電池ブロック１１を構成する単電池１２の数は、組電池１０に要求される満充電容量を考慮して、適宜設定することができる。ここで、電池ブロック１１を構成する単電池１２の総数をＮとする。
【００３２】
複数の電池ブロック１１は、直列に接続されているため、各電池ブロック１１には、等しい電流が流れる。各電池ブロック１１では、複数の単電池１２が並列に接続されているため、各単電池１２に流れる電流値は、電池ブロック１１に流れる電流値を、電池ブロック１１を構成する単電池１２の数（総数）で除算した電流値となる。具体的には、電池ブロック１１を構成する単電池１２の総数がＮ個であり、電池ブロック１１に流れる電流値がＩｓであるとき、各単電池１２に流れる電流値は、Ｉｓ／Ｎとなる。ここでは、電池ブロック１１を構成する複数の単電池１２において、内部抵抗のバラツキが発生していないものとしている。
【００３３】
単電池１２としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。例えば、単電池１２としては、１８６５０型の電池を用いることができる。１８６５０型の電池は、いわゆる円筒型の電池であり、直径が１８［ｍｍ］であり、長さが６５．０［ｍｍ］である。円筒型の電池とは、電池ケースが円筒状に形成されており、電池ケースの内部には、充放電を行う発電要素が収容されている。発電要素の構成については、後述する。
【００３４】
単電池１２は、図３に示すように、発電要素１２ａおよび電流遮断器１２ｂを有する。発電要素１２ａおよび電流遮断器１２ｂは、単電池１２の外装を構成する電池ケースに収容されている。発電要素１２ａは、充放電を行う要素であり、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されるセパレータとを有する。正極板は、集電板と、集電板の表面に形成された正極活物質層とを有する。負極板は、集電板と、集電板の表面に形成された負極活物質層とを有する。正極活物質層は、正極活物質や導電剤などを含んでおり、負極活物質層は、負極活物質や導電剤などを含んでいる。
【００３５】
単電池１２としてリチウムイオン二次電池を用いるときには、例えば、正極板の集電板をアルミニウムで形成し、負極板の集電板を銅で形成することができる。また、正極活物質としては、例えば、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2を用い、負極活物質としては、例えば、カーボンを用いることができる。セパレータ、正極活物質層および負極活物質層には、電解液がしみ込んでいる。電解液を用いる代わりに、正極板および負極板の間に、固体電解質層を配置することもできる。
【００３６】
電流遮断器１２ｂは、単電池１２の内部における電流経路を遮断するために用いられる。すなわち、電流遮断器１２ｂが作動することにより、単電池１２の内部における電流経路が遮断される。電流遮断器１２ｂとしては、例えば、ヒューズ、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子又は、電流遮断弁を用いることができる。これらの電流遮断器１２ｂは、個別に用いることもできるし、併用することもできる。
【００３７】
電流遮断器１２ｂとしてのヒューズは、ヒューズに流れる電流に応じて溶断する。ヒューズを溶断させることにより、単電池１２の内部における電流経路を機械的に遮断することができる。これにより、発電要素１２ａに過大な電流が流れるのを防止して、単電池１２（発電要素１２ａ）を保護することができる。電流遮断器１２ｂとしてのヒューズは、電池ケースに収容することもできるし、電池ケースの外部に設けることもできる。電池ケースの外部にヒューズを設ける場合には、各単電池１２に対してヒューズが設けられ、ヒューズは、単電池１２と直列に接続される。
【００３８】
電流遮断器１２ｂとしてのＰＴＣ素子は、単電池１２の電流経路に配置されており、ＰＴＣ素子の温度上昇に応じて抵抗を増加させる。ＰＴＣ素子に流れる電流が増加すると、ジュール熱によってＰＴＣ素子の温度が上昇する。ＰＴＣ素子の温度上昇に応じて、ＰＴＣ素子の抵抗が増加することにより、ＰＴＣ素子において、電流を遮断することができる。これにより、発電要素１２ａに過大な電流が流れるのを防止して、単電池１２（発電要素１２ａ）を保護することができる。
【００３９】
電流遮断器１２ｂとしての電流遮断弁は、単電池１２の内圧上昇に応じて変形し、発電要素１２ａとの機械的な接続を断つことにより、単電池１２の内部における電流経路を遮断することができる。単電池１２の内部は、密閉状態となっており、過充電などによって発電要素１２ａからガスが発生すると、単電池１２の内圧が上昇する。発電要素１２ａからガスが発生しているときには、単電池１２（発電要素１２ａ）は異常状態となる。単電池１２の内圧が上昇することに応じて、電流遮断弁を変形させることにより、発電要素１２ａとの機械的な接続を断つことができる。これにより、異常状態にある発電要素１２ａに充放電電流が流れるのを阻止し、単電池１２（発電要素１２ａ）を保護することができる。
【００４０】
図１に示す監視ユニット（電圧センサに相当する）２０は、各電池ブロック１１の電圧を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。温度センサ３１は、各電池ブロック１１の温度を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。ここで、温度センサ３１は、各電池ブロック１１に設けることもできるし、組電池１０に対して１つだけ設けることもできる。
【００４１】
電流センサ３２は、組電池１０に流れる電流値を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。例えば、組電池１０を放電しているときには、電流センサ３２によって検出された電流値として、正の値を用いることができる。また、組電池１０を充電しているときには、電流センサ３２によって検出された電流値として、負の値を用いることができる。電流センサ３２は、組電池１０に流れる電流値を検出できればよく、正極ラインＰＬではなく、負極ラインＮＬに設けることもできる。また、複数の電流センサ３２を用いることもできる。なお、コストや体格などを考慮すると、本実施例のように、１つの組電池１０に対して１つの電流センサ３２を設けることが望ましい。
【００４２】
コントローラ４０は、メモリ４１を内蔵しており、メモリ４１は、コントローラ４０を動作させるためのプログラムや、特定の情報を記憶している。メモリ４１は、コントローラ４０の外部に設けることもできる。
【００４３】
各電池ブロック１１のＳＯＣ（State of Charge）は、電池ブロック１１に流れる電流値から算出することができる。電池ブロック１１のＳＯＣとは、電池ブロック１１の満充電容量に対する現在の電池ブロック１１の充電容量の割合である。電池ブロック１１の電流値は、各電池ブロック１１の電圧値に基づいて推定することができる。ここでの電流値を、推定電流値という。推定電流値を推定する方法については、後述する。一方、電流センサ３２によって検出された電流値を、検出電流値という。
【００４４】
まず、所定時間の間において、推定電流値Ｉｍを積算することにより、積算値ΣＩｍを算出することができる。電池ブロック１１の満充電容量をＣｆとすると、電池ブロック１１のＳＯＣの変化量ΔＳＯＣは、下記式（１）で表される。
【００４５】
【数２】
0006017790.tif 000003
【００４６】
変化量ΔＳＯＣを算出する前における電池ブロック１１のＳＯＣに対して、算出した変化量ΔＳＯＣを加算すれば、現在の電池ブロック１１のＳＯＣが得られる。ここで、電流遮断器１２ｂが作動しているときには、各電池ブロック１１に含まれる作動状態の電流遮断器１２ｂの総数（遮断数という）に応じて、電池ブロック１１の満充電容量Ｃｆは変化する。具体的には、遮断数が増えるほど、電池ブロック１１の満充電容量Ｃｆは低下する。
【００４７】
電流遮断器１２ｂが作動する前の電池ブロック１１の満充電容量をＣｆ１とし、電流遮断器１２ｂが作動した後の電池ブロック１１の満充電容量をＣｆ２とすると、満充電容量Ｃｆ１，Ｃｆ２は、下記式（２）に示す関係を有する。
【００４８】
【数３】
0006017790.tif 000004
【００４９】
式（２）において、Ｎは、電池ブロック１１を構成する単電池１２の総数であり、ｍは遮断数である。ここで、「Ｎ−ｍ」の値は、作動状態にない電流遮断器１２ｂの総数となる。遮断数ｍが分かれば、式（１）を用いて変化量ΔＳＯＣを算出するときに、式（２）に基づいて、満充電容量Ｃｆを遮断数ｍに応じて変更することができる。
【００５０】
一方、推定電流値Ｉｍは、検出電流値Ｉｒに対して下記式（３）に示す関係を有する。
【００５１】
【数４】
0006017790.tif 000005
【００５２】
式（３）において、Ｎは、各電池ブロック１１を構成する単電池１２の総数である。ｍは、各電池ブロック１１の遮断数である。電流遮断器１２ｂは、各単電池１２に設けられているため、遮断数ｍは、作動状態にある電流遮断器１２ｂを有する単電池１２の総数となる。電池ブロック１１において、すべての電流遮断器１２ｂが作動していないときには、遮断数ｍが０となる。
【００５３】
電流遮断器１２ｂが作動すると、遮断数ｍに応じて、電池ブロック１１の内部抵抗が上昇する。すなわち、電流遮断器１２ｂが作動する前の電池ブロック１１の内部抵抗Ｒａと、電流遮断器１２ｂが作動した後の電池ブロック１１の内部抵抗Ｒｂとは、下記式（４）に示す関係を有する。
【００５４】
【数５】
0006017790.tif 000006
【００５５】
電流遮断器１２ｂが作動しているとき、遮断数ｍは、１以上であり、「Ｎ／（Ｎ−ｍ）」の値は、１よりも大きい値となるため、内部抵抗Ｒｂは、内部抵抗Ｒａよりも高くなる。電流遮断器１２ｂが作動すると、発電要素１２ａに電流が流れなくなり、この分だけ、電池ブロック１１の内部抵抗は上昇する。
【００５６】
推定電流値Ｉｍは、下記式（５）に示す関係を有する。
【００５７】
【数６】
0006017790.tif 000007
【００５８】
式（５）において、Ｒは、電池ブロック１１の内部抵抗を示す。式（５）の右辺における分子は、電池ブロック１１の電圧変化量ΔＶに相当する。電圧変化量ΔＶは、電池ブロック１１の内部抵抗が変化することに応じて変化する。電圧変化量ΔＶは、電池ブロック１１のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）と、監視ユニット２０によって検出された電池ブロック１１の電圧値（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）とから算出される。
【００５９】
遮断数ｍは不明であるため、遮断数ｍから、式（５）の右辺における分子の値を算出することはできない。しかし、上述したように、電池ブロック１１の電圧値を検出することにより、式（５）の右辺における分子の値を特定することができる。
【００６０】
電池ブロック１１のＯＣＶは、組電池１０（電池ブロック１１）が負荷と接続されていないときの電池ブロック１１の電圧（起電圧）である。電池ブロック１１のＣＣＶは、組電池１０（電池ブロック１１）が負荷と接続されているときの電池ブロック１１の電圧である。電池ブロック１１を放電するとき、電池ブロック１１のＯＣＶおよびＣＣＶは、下記式（６）の関係を有する。ここでは、放電電流値を正の値としており、充電電流値は、負の値となる。
【００６１】
ＯＣＶ＝ＣＣＶ＋ＩＲ  ・・・（６）
【００６２】
式（６）において、Ｉは、電池ブロック１１に流れる電流値であり、検出電流値Ｉｒに相当する。Ｒは、電池ブロック１１の内部抵抗であり、電流遮断器１２ｂが作動しているときには、遮断数ｍに対応した内部抵抗となる。式（６）を変形すれば、下記式（７）が得られ、式（７）は、式（５）の右辺における分子に相当する。
【００６３】
ＩＲ＝ＯＣＶ−ＣＣＶ＝ΔＶ  ・・・（７）
【００６４】
式（５）の右辺における分母は、電流遮断器１２ｂが作動していないとき（遮断数ｍが０であるとき）、予め実験などにより求められた電池ブロック１１の内部抵抗である。推定電流値Ｉｍを推定するときには、遮断数ｍが不明であるため、電池ブロック１１の内部抵抗としては、遮断数ｍが０であるときに予め求められた内部抵抗（＝Ｒ×Ｎ／Ｎ）を用いるものとする。内部抵抗は、電池ブロック１１の温度や、電池ブロック１１のＳＯＣに依存することがあるため、温度やＳＯＣに応じた内部抵抗を予め求めておくことができる。この場合には、温度やＳＯＣを特定すれば、内部抵抗を特定することができる。
【００６５】
式（５）を変形すると、上記式（３）が得られる。
【００６６】
式（３）において、電流遮断器１２ｂが作動していないとき、言い換えれば、遮断数ｍが０であるとき、推定電流値Ｉｍは、検出電流値Ｉｒと等しくなる。一方、電流遮断器１２ｂが作動したとき、推定電流値Ｉｍは、検出電流値Ｉｒとは異なることになり、推定電流値Ｉｍおよび検出電流値Ｉｒの関係は、遮断数ｍに応じて変化する。
【００６７】
式（３）を考慮すると、推定電流値Ｉｍの積算値ΣＩｍは、検出電流値Ｉｒの積算値ΣＩｒに対して、Ｎ／（Ｎ−ｍ）を乗算した値となる。式（１）において、満充電容量Ｃｆを初期値、言い換えれば、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含まない電池ブロック１１の満充電容量とする。このとき、変化量ΔＳＯＣは、下記式（８）で表される。
【００６８】
【数７】
0006017790.tif 000008
【００６９】
上記式（８）は、検出電流値Ｉｒを積算した値ΣＩｒと、電池ブロック１１の満充電容量を遮断数ｍに応じて変更した値とを用いて、変化量ΔＳＯＣを算出する式（９）と同様となる。式（８）を考慮すると、検出電流値Ｉｒの積算値ΣＩｒと、遮断数ｍに応じた満充電容量とから算出される変化量ΔＳＯＣ（式（８）から算出されるΔＳＯＣ）は、満充電容量を初期値のままとし、推定電流値Ｉｍの積算値ΣＩｍから算出される変化量ΔＳＯＣと等しくなる。
【００７０】
このため、変化量ΔＳＯＣを算出するときに、推定電流値Ｉｍを用いれば、電池ブロック１１の満充電容量Ｃｆを遮断数ｍに応じて変更しなくても、遮断数ｍに応じた変化量ΔＳＯＣを算出することができる。すなわち、電池ブロック１１の満充電容量Ｃｆを初期値のままとした状態で、推定電流値Ｉｍを積算するだけで、変化量ΔＳＯＣを精度良く推定することができる。
【００７１】
推定電流値Ｉｍを推定するときの誤差は、一般的にはオフセット成分はもたず、長期間において、推定電流値Ｉｍを積算すれば、ＳＯＣ誤差が０に近づく特性を有することが知られている。したがって、変化量ΔＳＯＣを推定するときに、推定電流値Ｉｍを用いることにより、変化量ΔＳＯＣの推定精度を向上させることができる。
【００７２】
作動状態にある電流遮断器１２ｂを含む電池ブロック１１のＳＯＣと、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含まない電池ブロック１１のＳＯＣとを比較すれば、遮断数ｍを特定することができる。具体的には、下記式（１０）に基づいて、遮断数ｍを特定することができる。
【００７３】
【数８】
0006017790.tif 000009
【００７４】
式（１０）において、ΔＳＯＣ＿ｂは、電流遮断器１２ｂの作動状態の判別対象となる電池ブロック１１におけるＳＯＣの変化量であり、ΔＳＯＣ＿ｒは、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含まない電池ブロック１１におけるＳＯＣの変化量である。変化量ΔＳＯＣ＿ｂ，ΔＳＯＣ＿ｒのそれぞれは、上記式（８）で表される。
【００７５】
ここで、変化量ΔＳＯＣ＿ｒを示す電池ブロック１１には、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含まないため、ｍが０となる。また、組電池１０を構成する複数の電池ブロック１１は、直列に接続されているため、各電池ブロック１１に流れる電流値Ｉｒは等しくなる。したがって、式（８）で表される変化量ΔＳＯＣ＿ｂ，ΔＳＯＣ＿ｒの比率は、式（１０）で表すことができる。
【００７６】
電流遮断器１２ｂの作動は、通常、頻繁に発生するものではない。したがって、組電池１０を構成する複数の電池ブロック１１には、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含む電池ブロック１１と、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含まない電池ブロック１１とが混在する。したがって、これらの電池ブロック１１の変化量ΔＳＯＣ＿ｒ，ΔＳＯＣ＿ｂを比較することにより、遮断数ｍを算出することができる。
【００７７】
各電池ブロック１１において、作動状態にある電流遮断器１２ｂが含まれているか否かを判別するときには、図４に示すように、各電池ブロック１１および遮断数ｍの対応関係を示すマップを用いることができる。図４に示すマップは、各電池ブロック１１を特定するための番号と、各電池ブロック１１に対応した遮断数ｍとの関係を示す。
【００７８】
図４に示すマップは、メモリ４１に記憶することができる。遮断数ｍの初期値は０となる。後述する遮断数ｍの算出によって、特定の電池ブロック１１における遮断数ｍが０よりも大きい値となったときには、マップにおいて、特定の電池ブロック１１に対応した遮断数ｍを、算出後の値に変更すればよい。
【００７９】
遮断数ｍが０となる電池ブロック１１が複数存在するときには、例えば、これらの電池ブロック１１の変化量ΔＳＯＣのうち、中央値を示す変化量ΔＳＯＣを特定することができる。中央値とは、変化量ΔＳＯＣを大きさの順に並べたときに、中央に位置する値である。又は、中央値である変化量ΔＳＯＣを基準とした所定範囲に含まれる複数の変化量ΔＳＯＣを特定し、これらの変化量ΔＳＯＣの平均値を算出することができる。この値（中央値又は平均値）は、変化量ΔＳＯＣ＿ｒとなる。
【００８０】
図５は、本実施例において、遮断数ｍを特定する処理を示すフローチャートである。図５に示す処理は、所定の周期で行われ、コントローラ４０によって実行される。図５に示す処理は、各電池ブロック１１に対して行われる。
【００８１】
ステップＳ１０１において、コントローラ４０は、各電池ブロック１１の推定電流値Ｉｍ＿ｂを算出する。推定電流値Ｉｍ＿ｂを算出する方法については、後述する。ステップＳ１０２において、コントローラ４０は、各電池ブロック１１の推定電流値Ｉｍ＿ｂを用いて、変化量ΔＳＯＣ＿ｂを算出する。変化量ΔＳＯＣ＿ｂは、上記式（１）に基づいて算出することができる。
【００８２】
ステップＳ１０３において、コントローラ４０は、変化量（代表値）ΔＳＯＣ＿ｒを特定する。遮断数ｍが０である電池ブロック１１の変化量ΔＳＯＣが変化量（代表値）ΔＳＯＣとなる。ここで、遮断数ｍが０である電池ブロック１１が複数存在するときには、例えば、これらの電池ブロック１１の変化量ΔＳＯＣのうち、中央値を示す変化量ΔＳＯＣを特定することができる。中央値とは、変化量ΔＳＯＣを大きさの順に並べたときに、中央に位置する値である。又は、中央値である変化量ΔＳＯＣを基準とした所定範囲に含まれる複数の変化量ΔＳＯＣを特定し、これらの変化量ΔＳＯＣの平均値を算出することができる。この値（中央値又は平均値）は、変化量（代表値）ΔＳＯＣとなる。
【００８３】
ステップＳ１０４において、コントローラ４０は、変化量（代表値）ΔＳＯＣ＿ｒと、各電池ブロック１１の変化量（比較値）ΔＳＯＣ＿ｂとを用いて、各電池ブロック１１において電流遮断器１２ｂが作動しているか否かを判別する。具体的には、コントローラ４０は、変化量（代表値）ΔＳＯＣ＿ｒおよび変化量（比較値）ΔＳＯＣ＿ｂが、式（１０）の条件を満たすか否かを判別する。
【００８４】
コントローラ４０は、数ｍを変えながら、Ｎ／（Ｎ−ｍ）の値を算出し、算出値（Ｎ／（Ｎ−ｍ））が比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）と等しいか否かを判別する。算出値（Ｎ／（Ｎ−ｍ））が比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）と等しいときには、ステップＳ１０５の処理に進む。算出値（Ｎ／（Ｎ−ｍ））が比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）と異なるときには、図５に示す処理を終了する。
【００８５】
ここで、変化量ΔＳＯＣの推定誤差や、複数の電池ブロック１１における劣化のバラツキなどが発生すると、比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）および算出値（Ｎ／（Ｎ−ｍ））が一致しないことがある。そこで、許容値αを設定し、比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）が下記式（１１）の条件を満たしているか否かを判別することもできる。許容値αに関する情報は、メモリ４１に記憶することができる。
【００８６】
【数９】
0006017790.tif 000010
【００８７】
許容値αは、１よりも小さい値であり、数Ｎに応じて変更することができる。すなわち、数Ｎが多くなるほど、許容値αを小さくすることができる。言い換えれば、数Ｎが少なくなるほど、許容値αを大きくすることができる。数Ｎが多くなるほど、電池ブロック１１を構成する単電池１２の総数Ｎに対して、各単電池１２の占める割合が低くなる。したがって、数Ｎが多くなるほど、値（Ｎ／（Ｎ−ｍ））が変化し難くなるため、数Ｎが多くなるほど、許容値αを小さくすることができる。数Ｎは、組電池１０を構成するときに予め設定されるため、数Ｎに基づいて、許容値αを予め決めておけばよい。
【００８８】
比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）が式（１１）の条件を満たすとき、ステップＳ１０５の処理に進むことができる。比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）が式（１１）の条件を満たさないときには、図５に示す処理を終了することができる。
【００８９】
ステップＳ１０５において、コントローラ４０は、算出値（Ｎ／（Ｎ−ｍ））が比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）と等しいときの数ｍを、遮断数ｍとして特定する。ステップＳ１０６において、コントローラ４０は、各電池ブロック１１において、図４のマップに記憶された遮断数ｍと、ステップＳ１０５で特定された遮断数ｍとを比較し、これらの遮断数ｍが互いに異なるときには、図４のマップに記憶された遮断数ｍを、ステップＳ１０５で特定された遮断数ｍに変更する。一方、図４のマップに記憶された遮断数ｍと、ステップＳ１０５で特定された遮断数ｍとが等しいときには、図４のマップに記憶された遮断数ｍが維持される。
【００９０】
電流遮断器１２ｂとしてのヒューズ又は電流遮断弁を用いたときには、遮断数ｍは増加するだけである。したがって、図４のマップにおいて、各電池ブロック１１に対応した遮断数ｍは、電流遮断器１２ｂの作動に応じて増加する。電流遮断器１２ｂとしてのＰＴＣ素子を用いたときには、遮断数ｍが増減する。したがった、図４のマップにおいて、電池ブロック１１に対応した遮断数ｍが増減する。
【００９１】
本実施例によれば、各電池ブロック１１の変化量ΔＳＯＣを用いて、遮断数ｍを特定することができる。また、遮断数ｍが０から正の整数に変化したときには、電池ブロック１１において、電流遮断器１２ｂが作動していることを判別することができる。
【００９２】
図４に示すマップには、各電池ブロック１１に対応した遮断数ｍが記憶されている。遮断数ｍが変化していないときには、下記式（１２）の関係が成り立つ。
【００９３】
【数１０】
0006017790.tif 000011
【００９４】
式（１０）に示すように、比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）は、値（Ｎ／（Ｎ−ｍ））と等しくなる。したがって、比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）に対して、値（Ｎ／（Ｎ−ｍ））の逆数を乗算すれば、算出値が１となり、式（１２）の関係が成り立つ。式（１２）に示す変化量ΔＳＯＣ＿ｂ，ΔＳＯＣ＿ｒは、今回の処理（図５の処理）で取得した値である。式（１２）に示すｍは、前回の処理（図５の処理）までに、図４のマップに記憶された遮断数ｍである。
【００９５】
前回の処理（図５の処理）と今回の処理（図５の処理）との間において、遮断数ｍが変化していなければ、式（１２）の関係が成り立つ。したがって、式（１２）の関係を満たすか否かを判別することにより、遮断数ｍが変化しているか否かを判別することができる。
【００９６】
今回の処理（図５の処理）において、新たな電流遮断器１２ｂが作動したとき、比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）は、下記式（１３）で表される。
【００９７】
【数１１】
0006017790.tif 000012
【００９８】
式（１３）において、ｍ’は、新たに作動状態となった電流遮断器１２ｂを含む遮断数であり、図４のマップに記憶されている遮断数ｍとは異なる。この場合には、式（１２）の関係が成り立たず、新たに電流遮断器１２ｂが作動していることを判別することができる。
【００９９】
変化量ΔＳＯＣには、推定誤差が含まれるおそれがあるため、比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）および値（（Ｎ−ｍ）／Ｎ）を乗算した値が１からずれることがある。そこで、許容値βを設定し、比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）が下記式（１４）の条件を満たしているか否かを判別することもできる。許容値βに関する情報は、メモリ４１に記憶することができる。
【０１００】
【数１２】
0006017790.tif 000013
【０１０１】
許容値βは、１よりも小さい値であり、数Ｎに応じて変更することができる。すなわち、数Ｎが多くなるほど、許容値βを小さくすることができる。言い換えれば、数Ｎが少なくなるほど、許容値βを大きくすることができる。数Ｎが多くなるほど、電池ブロック１１を構成する単電池１２の総数Ｎに対して、各単電池１２の占める割合が低くなる。したがって、数Ｎが多くなるほど、値（（Ｎ−ｍ）／Ｎ）が変化し難くなるため、数Ｎが多くなるほど、許容値βを小さくすることができる。数Ｎは、組電池１０を構成するときに予め設定されるため、数Ｎに基づいて、許容値βを予め決めておけばよい。
【０１０２】
比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）および値（（Ｎ−ｍ）／Ｎ）を乗算した値が式（１４）の条件を満たすとき、遮断数ｍが変化していないと判別することができる。
【０１０３】
まず、各電池ブロック１１において、式（１２）又は式（１４）に示す条件を満たすか否かを判別することにより、遮断数ｍが変化しているか否かを判別することができる。そして、遮断数ｍが変化していると判別された電池ブロック１１だけに対して、遮断数ｍを特定する処理を行うことができる。
【０１０４】
この処理を図６に示す。図６において、図５で説明した処理と同じ処理については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。図６に示す処理では、図５に示すステップＳ１０４の処理が異なるだけであり、ステップＳ１０４の処理の代わりに、ステップＳ１０７の処理が行われる。
【０１０５】
ステップＳ１０７において、コントローラ４０は、式（１２）又は式（１４）の条件を満たすか否かを判別する。式（１２）又は式（１４）に示す条件を満たすときには、ステップＳ１０５の処理に進む。また、式（１２）又は式（１４）に示す条件を満たさないときには、図６に示す処理を終了する。ここで、ステップＳ１０５の処理では、遮断数ｍが変化していると判別された電池ブロック１１だけに対して、遮断数ｍの特定が行われる。
【０１０６】
遮断数ｍを特定した後において、コントローラ４０は、遮断数ｍに基づいて、組電池１０の充放電を制御することができる。
【０１０７】
電池ブロック１１において、電流遮断器１２ｂが作動すると、作動状態にある電流遮断器１２ｂを有する単電池１２には、電流が流れないことになる。また、作動状態にある電流遮断器１２ｂを有する単電池１２と並列に接続された他の単電池１２には、作動状態にある電流遮断器１２ｂを有する単電池１２に流れる予定である電流が流れてしまう。ここで、組電池１０（電池ブロック１１）に流れる電流値Ｉｓを制限しないときには、他の単電池１２に流れる電流値は、Ｉｓ／（Ｎ−ｍ）となる。「Ｎ−ｍ」の値は、「Ｎ」の値よりも小さいため、他の単電池１２に流れる電流値は上昇してしまう。
【０１０８】
単電池１２に流れる電流値が上昇すると、言い換えれば、単電池１２に対する電流負荷が増加すると、ハイレート劣化が発生してしまうおそれがある。また、単電池１２として、リチウムイオン二次電池を用いたときには、リチウムが析出してしまうおそれがある。さらに、単電池１２に流れる電流値が上昇すると、電流遮断器１２ｂが作動しやすくなってしまう。
【０１０９】
コントローラ４０は、遮断数ｍを特定したとき、この遮断数ｍに基づいて、組電池１０の充放電を制御する電流指令値を決定することができる。具体的には、コントローラ４０は、電流指令値として、遮断数ｍが増加することに応じて、組電池１０の充放電電流を低下させることができる。コントローラ４０は、下記式（１５）に基づいて、電流指令値を設定することができる。
【０１１０】
【数１３】
0006017790.tif 000014
【０１１１】
式（１５）において、Ｉｓ（１）は、電流遮断器１２ｂが作動する前の電流指令値であり、Ｉｓ（２）は、電流遮断器１２ｂが作動した後の電流指令値である。式（１５）から分かるように、遮断数ｍが１以上であるときには、「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」の値は、１よりも小さい値となるため、電流指令値Ｉｓ（２）は、電流指令値Ｉｓ（１）よりも小さくなる。
【０１１２】
コントローラ４０は、電流指令値Ｉｓ（２）に基づいて、組電池１０の充放電を制御することができる。具体的には、コントローラ４０は、電流指令値Ｉｓ（２）に基づいて、組電池１０の充電を許容する上限電力を低下させたり、組電池１０の放電を許容する上限電力を低下させたりする。上限電力を低下させるときには、低下させる前の上限電力に対して、「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」の値を乗算することができる。組電池１０の充放電を許容する上限電力を低下させることにより、組電池１０（単電池１２）に流れる電流値を制限することができる。
【０１１３】
遮断数ｍが「Ｎ」であるときには、電池ブロック１１を構成する、すべての単電池１２において、電流遮断器１２ｂが作動していることになり、組電池１０に電流を流すことができなくなる。このため、遮断数ｍが「Ｎ」に近づいたとき、コントローラ４０は、組電池１０の充放電を行わせないようにすることができる。具体的には、コントローラ４０は、組電池１０の充放電を許容する上限電力を０［ｋＷ］に設定することができる。また、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐをオフにすることができる。
【０１１４】
組電池１０の充放電制御は、図１に示す電池システムが起動しているときだけでなく、外部電源の電力を組電池１０に供給しているときや、組電池１０の電力を外部機器に供給しているときにも行うことができる。外部電源とは、車両の外部に設けられた電源であり、外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。外部機器とは、車両の外部に配置された電子機器であって、組電池１０からの電力を受けて動作する電子機器である。外部機器としては、例えば、家電製品を用いることができる。
【０１１５】
外部電源の電力を組電池１０に供給するときには、充電器を用いることができる。充電器は、外部電源からの交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０に供給することができる。充電器は、車両に搭載することもできるし、車両の外部において、車両とは別に設けることもできる。また、外部電源の電圧および組電池１０の電圧を考慮して、充電器は、電圧値を変換することができる。コントローラ４０は、充電器の動作を制御することにより、組電池１０の電流値（充電電流）を低下させることができる。
【０１１６】
組電池１０の電力を外部機器に供給するときには、給電装置を用いることができる。給電装置は、組電池１０からの直流電力を交流電力に変換し、交流電力を外部機器に供給することができる。また、組電池１０の電圧および外部機器の動作電圧を考慮して、給電装置は、電圧値を変換することができる。コントローラ４０は、給電装置の動作を制御することにより、組電池１０の電流値（放電電流）を低下させることができる。
【０１１７】
遮断数ｍに応じて、組電池１０に流れる電流値を制限することにより、単電池１２に対する電流負荷が上昇してしまうのを抑制することができる。また、作動していない電流遮断器１２ｂに流れる電流値も制限することができ、電流遮断器１２ｂが作動しやすくなってしまうのを抑制することができる。
【０１１８】
本実施例では、遮断数ｍに応じて、組電池１０の充放電を制御することができるため、組電池１０の充放電制御を効率良く行うことができる。電流遮断器１２ｂの作動状態を検出するだけでは、組電池１０の充放電が過度に制限されてしまうことがある。これに対して、遮断数ｍを把握することにより、遮断数ｍに応じて、組電池１０の充放電を制限することができ、組電池１０の充放電が過度に制限されてしまうのを抑制することができる。
【０１１９】
次に、推定電流値Ｉｍを算出する方法について説明する。推定電流値Ｉｍは、監視ユニット２０によって検出された電池ブロック１１の電圧値を用いて算出することができればよく、以下に説明する算出方法に限定されるものではない。
【０１２０】
推定電流値Ｉｍを算出する方法について説明する。
【０１２１】
監視ユニット２０によって検出された電池ブロック１１の電圧値と、前回の処理で推定された電池ブロック１１のＳＯＣに対応したＯＣＶと、予め実験などによって求められた電池ブロック１１の内部抵抗とを用いて、推定電流値Ｉｍを算出することができる。電池ブロック１１の検出電圧値からＯＣＶを減算した値を、内部抵抗で除算することにより、推定電流値Ｉｍを算出することができる。電池ブロック１１の内部抵抗は、電池ブロック１１の温度やＳＯＣに依存することがあるため、温度やＳＯＣに応じた内部抵抗を予め求めておくことができる。この場合には、温度やＳＯＣを特定すれば、内部抵抗を特定することができる。温度やＳＯＣに応じた内部抵抗は、マップや関数としてメモリに保存することができる。
【０１２２】
ここで、推定電流値Ｉｍを算出するときの初回の処理では、電池ブロック１１のＯＣＶとして、監視ユニット２０によって検出された電池ブロック１１の電圧値を用いることができる。なお、特開２００８−２４３３７３号公報などには、電池モデルを用いて、推定電流値Ｉｍを算出する技術が記載されている。ここで、「ΔＶ＝ＩＲ」と見なせる条件では、電池モデルを用いて、推定電流値Ｉｍを算出することができる。
【０１２３】
単電池１２は、時間の経過とともに摩耗して劣化することが知られている。したがって、推定電流値Ｉｍを算出するときには、推定電流値Ｉｍの算出に用いられる抵抗を、摩耗劣化に応じて補正することができる。例えば、予め実験を行うことにより、電池ブロック１１（単電池１２）の抵抗変化率を取得しておくことができる。抵抗変化率は、劣化状態にある電池ブロック１１の抵抗を、初期状態にある電池ブロック１１の抵抗で除算した値である。
【０１２４】
初期状態とは、電池ブロック１１が劣化していない状態であり、例えば、電池ブロック１１を製造した直後の状態をいう。電池ブロック１１が劣化すると、電池ブロック１１の抵抗は上昇する。したがって、抵抗変化率は、１を初期値として増加することになる。推定電流値Ｉｍの算出に用いられる抵抗としては、補正前の抵抗に対して、現在の抵抗変化率を乗算した値を用いることができる。
【０１２５】
一方、電池ブロック１１が劣化するときには、電池ブロック１１の満充電容量が低下するため、電池ブロック１１の劣化に応じて、電池ブロック１１の満充電容量を補正することができる。
【０１２６】
具体的には、まず、予め実験を行うことにより、電池ブロック１１の容量維持率を取得しておくことができる。容量維持率とは、劣化状態にある電池ブロック１１の満充電容量を、初期状態にある電池ブロック１１の満充電容量で除算した値である。電池ブロック１１の劣化が進行するほど、容量維持率は、１を初期値として低下する。変化量ΔＳＯＣを算出するときには、式（１）に示す満充電容量Ｃｆとして、初期値としての満充電容量に対して、現在の時間に応じた容量維持率を乗算した値を用いることができる。
【０１２７】
電池ブロック１１の劣化を考慮して、推定電流値Ｉｍや満充電容量Ｃｆを補正することにより、電池ブロック１１のＳＯＣの推定精度を向上させることができる。
【０１２８】
一方、推定電流値Ｉｍから電池ブロック１１のＳＯＣを算出するだけでなく、検出電流値Ｉｒから電池ブロック１１のＳＯＣを算出することができる。そして、２つのＳＯＣに対して重み付けを行うことにより、電池ブロック１１のＳＯＣを推定することもできる。ここで、例えば、推定電流値Ｉｍから算出されるＳＯＣに対する重み付けを、検出電流値Ｉｒから算出されるＳＯＣに対する重み付けよりも大きくすることができる。
【０１２９】
検出電流値ＩｒからＳＯＣを算出するときには、電池ブロック１１の満充電容量Ｃｆを遮断数ｍに応じて補正する必要がある。この場合には、遮断数ｍを予め特定しておく必要がある。遮断数ｍは、検出電流値Ｉｒおよび推定電流値Ｉｍを式（３）に代入することによって算出することができる。また、検出電流値ＩｒからＳＯＣを算出するときには、検出電流値Ｉｒとしては、短時間の間で取得した検出電流値Ｉｒを用いることができる。短時間であれば、検出電流値Ｉｒに含まれる誤差の成分を低減することができる。
【実施例２】
【０１３０】
本発明の実施例２である電池システムについて説明する。実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。
【０１３１】
実施例１では、推定電流値Ｉｍを用いて変化量ΔＳＯＣを算出しているが、本実施例では、監視ユニット２０を用いて各電池ブロック１１のＯＣＶを取得し、電池ブロック１１のＯＣＶから変化量ΔＳＯＣを算出する。
【０１３２】
単電池１２（電池ブロック１１）の充放電を行っているときには、発電要素１２ａにおいて、分極（活物質内のＬｉ濃度分布や、電解液内のＬｉ塩濃度分布）が発生する。一方、単電池１２（電池ブロック１１）の充放電を行わない状態で単電池１２を放置すれば、発電要素１２ａにおける分極（活物質内のＬｉ濃度分布や、電解液内のＬｉ塩濃度分布）が緩和される。分極（活物質内のＬｉ濃度分布や、電解液内のＬｉ塩濃度分布）が緩和された状態において、単電池１２（電池ブロック１１）の電圧を検出すれば、単電池１２（電池ブロック１１）のＯＣＶを取得することができる。すなわち、監視ユニット２０によって検出された電圧（ＣＣＶ）を、電池ブロック１１のＯＣＶとしている。
【０１３３】
図１に示す電池システムにおいて、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わった直後や、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わってから所定時間が経過した後（イグニッションスイッチがオフのまま）においては、分極（活物質内のＬｉ濃度分布や、電解液内のＬｉ塩濃度分布）が緩和された状態となりやすい。イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わった直後では、分極（活物質内のＬｉ濃度分布や、電解液内のＬｉ塩濃度分布）が発生しているが、所定時間以上、経過した後であれば、分極（活物質内のＬｉ濃度分布や、電解液内のＬｉ塩濃度分布）が緩和された状態となりやすい。予め実験を行うことにより、分極（活物質内のＬｉ濃度分布や、電解液内のＬｉ塩濃度分布）が緩和される時間（所定時間）を求めておくことができる。
【０１３４】
図１に示す電池システムにおいて、イグニッションスイッチがオフとなっているときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｒは、オフとなっており、組電池１０には電流が流れていない。したがって、イグニッションスイッチがオフとなっているときに、電池ブロック１１のＯＣＶを取得するためには、組電池１０を負荷と一次的に接続した状態において、監視ユニット２０を用いて、電池ブロック１１のＯＣＶを検出することができる。
【０１３５】
一方、電池ブロック１１のＯＣＶおよびＳＯＣは、対応関係にあり、この対応関係は、実験によって予め求めておくことができる。ここで、ＳＯＣが上昇すれば、ＯＣＶも上昇することになる。ＯＣＶおよびＳＯＣの対応関係を示す情報は、メモリ４１に記憶しておくことができる。
【０１３６】
互いに異なるタイミングにおいて、各電池ブロック１１のＯＣＶ１，ＯＣＶ２を取得すれば、ＯＣＶおよびＳＯＣの対応関係を用いて、ＯＣＶ１，ＯＣＶ２に対応したＳＯＣ１，ＳＯＣ２を特定することができる。ＳＯＣ１，ＳＯＣ２は、互いに異なるタイミングにおける各電池ブロック１１のＳＯＣである。２つのＳＯＣ１，ＳＯＣ２の差分が、変化量ΔＳＯＣとなる。変化量ΔＳＯＣを取得するためには、ＳＯＣ１，ＳＯＣ２が互いに異なっている必要がある。
【０１３７】
各電池ブロック１１の変化量ΔＳＯＣを算出した後は、実施例１と同様に、変化量（代表値）ΔＳＯＣ＿ｒおよび変化量（比較値）ΔＳＯＣ＿ｂを用いて、遮断数ｍを算出することができる。ここで、変化量ΔＳＯＣ＿ｒ，ΔＳＯＣ＿ｂは、できるだけ大きいことが好ましい。変化量ΔＳＯＣ＿ｒ，ΔＳＯＣ＿ｂが小さすぎると、図５のステップＳ１０４における判別処理や、図６のステップＳ１０７における判別処理を行い難くなることがある。
【０１３８】
本実施例において、遮断数ｍを特定する処理を図７に示す。図７に示す処理は、所定の周期において、コントローラ４０によって実行される。また、図７に示す処理は、各電池ブロック１１に対して行われる。
【０１３９】
ステップＳ２０１において、コントローラ４０は、監視ユニット２０の出力に基づいて、各電池ブロック１１のＯＣＶ１，ＯＣＶ２を取得する。ＯＣＶ１，ＯＣＶ２は、互いに異なるタイミングで取得される。
【０１４０】
ステップＳ２０２において、コントローラ４０は、ＯＣＶ１，ＯＣＶ２に基づいて、変化量ΔＳＯＣを算出する。具体的には、コントローラ４０は、ＯＣＶ１に対応したＳＯＣ１と、ＯＣＶ２に対応したＳＯＣ２とを特定する。そして、コントローラ４０は、変化量ΔＳＯＣとして、ＳＯＣ１およびＳＯＣ２の差分（絶対値）を算出する。
【０１４１】
ステップＳ２０３において、コントローラ４０は、ステップＳ２０２で算出した変化量ΔＳＯＣが所定量以上であるか否かを判別する。所定量とは、０よりも大きい値であり、適宜設定することができる。所定量を大きくするほど、後述するように、電流遮断器１２ｂが作動状態であるか否かを判別しやすくしたり、遮断数ｍを特定しやすくしたりすることができる。変化量ΔＳＯＣが所定量以上であるときには、ステップＳ２０４の処理に進み、変化量ΔＳＯＣが所定量よりも小さいときには、図７に示す処理を終了する。
【０１４２】
ステップＳ２０４において、コントローラ４０は、図４に示すマップを参照して、変化量（代表値）ΔＳＯＣ＿ｒを特定する。変化量（代表値）ΔＳＯＣ＿ｒを特定する方法は、実施例１で説明した方法と同様である。
【０１４３】
ステップＳ２０５において、コントローラ４０は、変化量（代表値）ΔＳＯＣ＿ｒと、各電池ブロック１１の変化量（比較値）ΔＳＯＣ＿ｂとが、実施例１で説明した式（１０）又は式（１１）の条件を満たすか否かを判別する。変化量ΔＳＯＣ＿ｒ，ΔＳＯＣ＿ｂの比率が式（１０）又は式（１１）の条件を満たすときには、ステップＳ２０６の処理に進み、そうでないときには、図７に示す処理を終了する。
【０１４４】
ステップＳ２０６において、コントローラ４０は、算出値（Ｎ／（Ｎ−ｍ））が比率（ΔＳＯＣ＿ｂ／ΔＳＯＣ＿ｒ）と等しいときの数ｍを、遮断数ｍとして特定する。ステップＳ２０７において、コントローラ４０は、各電池ブロック１１において、図４のマップに記憶された遮断数ｍと、ステップＳ２０６で特定された遮断数ｍとを比較し、これらの遮断数ｍが互いに異なるときには、図４のマップに記憶された遮断数ｍを、ステップＳ２０６で特定された遮断数ｍに変更する。一方、図４のマップに記憶された遮断数ｍと、ステップＳ２０６で特定された遮断数ｍとが等しいときには、図４のマップに記憶された遮断数ｍが維持される。
【０１４５】
本実施例においても、実施例１と同様に、変化量ΔＳＯＣ＿ｒ，ΔＳＯＣ＿ｂに基づいて、電流遮断器１２ｂが作動状態にあるか否かを判別したり、遮断数ｍを特定したりすることができる。また、本実施例では、推定電流値Ｉｍを算出しなくても、各電池ブロック１１の変化量ΔＳＯＣを算出することができる。
【０１４６】
複数の電池ブロック１１が直列に接続された構成では、複数の電池ブロック１１における電圧（ＯＣＶ）のバラツキを抑制するために、均等化処理を行うことができる。均等化処理では、複数の電池ブロック１１のうち、電圧が高い側の電池ブロック１１だけを放電することにより、複数の電池ブロック１１の電圧を、低い側の電圧に揃えることができる。
【０１４７】
均等化処理を行う回路構成としては、例えば、各電池ブロック１１に対して、抵抗およびスイッチ素子を並列に接続することができる。均等化処理を行うときには、複数の電池ブロック１１における電圧を比較し、電圧が高い側の電池ブロック１１に対応したスイッチ素子だけを、オフからオンに切り替える。これにより、電池ブロック１１から抵抗に電流に流れ、特定の電池ブロック１１だけを放電させることができる。放電している電池ブロック１１の電圧が、他の電池ブロック１１の電圧と揃ったときには、スイッチ素子をオンからオフに切り替えることにより、電池ブロック１１の放電を停止させることができる。これにより、複数の電池ブロック１１において、電圧のバラツキを抑制することができる。
【０１４８】
均等化処理を行うと、特定の電池ブロック１１だけが放電される。この場合には、変化量ΔＳＯＣ＿ｒ，ΔＳＯＣ＿ｂの比率を算出しても、式（１０）又は式（１１）に示す条件を満たさなくなってしまったり、遮断数ｍを誤って算出してしまったりするおそれがある。
【０１４９】
したがって、各電池ブロック１１の変化量ΔＳＯＣを算出するときには、均等化処理が行われる前のＯＣＶを用いて遮断数ｍを特定するのが好ましい。図８は、均等化処理が行われる電池システムにおいて、遮断数ｍを特定する処理を示すフローチャートである。
【０１５０】
図８に示す処理では、ステップＳ２０１において、ＯＣＶ１，ＯＣＶ２が取得される。ここで、ＯＣＶ１は、車両のイグニッションスイッチがオンに切り替わった直後に取得することができる。また、外部電源を用いて組電池１０を充電するときには、充電を開始した直後に、ＯＣＶ１を取得することができる。ＯＣＶ２は、車両の走行を終了した後に、言い換えれば、イグニッションスイッチがオフに切り替わったときであって、分極（活物質内のＬｉ濃度分布や、電解液内のＬｉ塩濃度分布）が緩和した後に取得することができる。外部電源を用いて組電池１０を充電するときには、充電を完了した後であって、分極（活物質内のＬｉ濃度分布や、電解液内のＬｉ塩濃度分布）が緩和したときに、ＯＣＶ２を取得することができる。
【０１５１】
ステップＳ２０８では、各電池ブロック１１のＯＣＶ２に基づいて、均等化処理が行われる。複数の電池ブロック１１におけるＯＣＶ２にバラツキが発生しているときには、均等化処理によって特定の電池ブロック１１だけが放電され、特定の電池ブロック１１のＯＣＶ２は、ＯＣＶ３に変化（低下）する。ステップＳ２０８の処理が終了した後は、ステップＳ２０２の処理に進む。なお、均等化処理を行いながら、遮断数ｍの特定を行うこともできる。
【０１５２】
ステップＳ２０２において、コントローラ４０は、ステップＳ２０１で取得したＯＣＶ１，ＯＣＶ２に基づいて、変化量ΔＳＯＣを算出する。すなわち、変化量ΔＳＯＣを算出するときには、均等化処理を行う前に取得したＯＣＶ（ＯＣＶ１，ＯＣＶ２）を用いる。なお、均等化処理ではないが、特定の電池ブロック１１だけを放電させる処理を行うときにも、この放電処理を行う前に取得したＯＣＶから、変化量ΔＳＯＣを算出することができる。
【０１５３】
本実施例において、図７又は図８におけるステップＳ２０５の処理の代わりに、実施例１（図６）におけるステップＳ１０７の処理を行うことができる。この場合には、図７又は図８におけるステップＳ２０６の処理の代わりに、図６におけるステップＳ１０５の処理を行うことができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１０：組電池（蓄電装置）          １１：電池ブロック（蓄電ブロック）
１２：単電池（蓄電素子）          １２ａ：発電要素
１２ｂ：電流遮断器                ２０：監視ユニット（電圧センサ）
３１：温度センサ                  ３２：電流センサ
３３：昇圧回路                    ３４：インバータ
３５：モータ・ジェネレータ        ４０：コントローラ
４１：メモリ                      ＰＬ：正極ライン
ＮＬ：負極ライン                  Ｒ：電流制限抵抗
ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ：システムメインリレー
【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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