(57)【要約】  複数のセル１を直列に接続してなる組電池を対象として各セル１の充電状態を均等化する装置であって、各セル１の放電を行なう放電回路21と制御回路20とを具えている。制御回路20は、充電状態評価値が均等化目標値と異なる放電対象セルについて夫々、放電回路21による放電が開始される前の放電対象セルの充電状態評価値及び放電非対象セルの充電状態評価値と、セルの放電時充電状態評価値変化速度と、セルの非放電時充電状態評価値変化速度とに基づいて、前記放電対象セルの充電状態が前記放電非対象セルの充電状態と等しくなる放電時間或いは放電終了値を導出する手段と、放電対象セルに対して放電回路21による放電を開始した後、各放電対象セルに対する放電回路21による放電を、導出された各放電時間が経過したときに或いは充電状態評価値が導出された各放電終了値に達したときに終了する手段とを具えている。
2009113530.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を対象として、充電状態或いは充電状態に応じた値を表わす充電状態評価値が均等化目標値と異なるセルを放電させることにより各セルの充電状態を均等化する装置において、
各セルの放電を行なう放電手段と、
均等化目標値を算出する均等化目標値算出手段と、
充電状態評価値が前記均等化目標値算出手段によって算出された均等化目標値と異なる１或いは複数の放電対象セルについて夫々、前記放電手段による放電を実施すべき放電時間或いは前記放電手段による放電を終了すべき放電終了値を導出する放電制御値導出手段と、
前記１或いは複数の放電対象セルに対して前記放電手段による放電を開始し、その後、各放電対象セルに対する前記放電手段による放電を、前記放電制御値導出手段によって導出された各放電時間が経過したときに、或いは充電状態評価値が前記放電制御値導出手段によって導出された各放電終了値に達したときに終了する均等化処理を実行する均等化処理手段
とを具えており、前記放電制御値導出手段は、前記放電手段による放電が開始される前の放電対象セルの充電状態評価値及び放電非対象セルの充電状態評価値と、前記放電手段による放電が実施されているときのセルの充電状態評価値の変化速度を表わす放電時充電状態評価値変化速度と、前記放電手段による放電が実施されていないときのセルの充電状態評価値の変化速度を表わす非放電時充電状態評価値変化速度とに基づいて、前記放電対象セルの充電状態が前記放電非対象セルの充電状態と等しくなる放電時間或いは放電終了値を導出することを特徴とする充電状態均等化装置。
【請求項２】
前記充電状態評価値はセルの両端電圧であって、更に、組電池を構成する各セルの両端電圧を測定する電圧測定手段を具えており、前記放電制御値導出手段は、前記放電手段による放電が開始される前に前記電圧測定手段によって測定された放電対象セルの両端電圧及び放電非対象セルの両端電圧と、前記放電手段による放電が実施されているときのセルの両端電圧の低下速度を表わす放電時電圧低下速度と、前記放電手段による放電が実施されていないときのセルの両端電圧の低下速度を表わす非放電時電圧低下速度とに基づいて、放電時間或いは放電終了値を導出する請求項１に記載の充電状態均等化装置。
【請求項３】
前記均等化目標値算出手段は、組電池を構成する前記複数のセルの両端電圧の内、最低の両端電圧に基づいて均等化目標値を算出する請求項２に記載の充電状態均等化装置。
【請求項４】
前記放電制御値導出手段には、前記放電手段による放電が開始される前の放電対象セルの両端電圧をＶ１、放電非対象セルの両端電圧をＶ０、放電時電圧低下速度をＤｓ１、非放電時電圧低下速度をＤｓ０、前記放電対象セルに対する放電時間をＴｒとして、下記数式８に示す関数式が規定されている請求項２又は請求項３に記載の充電状態均等化装置。
(数式８)
Ｔｒ＝(Ｖ０−Ｖ１)／(Ｄｓ０−Ｄｓ１)
【請求項５】
前記放電時電圧低下速度Ｄｓ１及び前記非放電時電圧低下速度Ｄｓ０がそれぞれ定数として設定され、或いは、前記非放電時電圧低下速度Ｄｓ０から前記放電時電圧低下速度Ｄｓ１を減算した結果が定数として設定されている請求項４に記載の充電状態均等化装置。
【請求項６】
組電池を構成する前記複数のセルの内、一部の１或いは複数のセルに対して、前記放電手段による放電を一定時間だけ実施する放電制御手段と、
前記一定時間の放電が終了した後に、該放電が実施された１或いは複数の放電対象セルの該放電が開始される前の充電状態評価値と該放電が終了した時点での充電状態評価値と前記一定時間とに基づいて、放電時充電状態評価値変化速度を算出すると共に、前記一定時間の放電が実施されなかった１或いは複数の放電非対象セルの該放電が開始される前の充電状態評価値と該放電が終了した時点での充電状態評価値と前記一定時間とに基づいて、非放電時充電状態評価値変化速度を算出する充電状態評価値変化速度算出手段
とを具えており、前記放電制御値導出手段は、前記充電状態評価値変化速度算出手段によって算出された放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度を用いて、その後の均等化処理における放電時間或いは放電終了値を導出する請求項１乃至請求項４の何れかに記載の充電状態均等化装置。
【請求項７】
放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度が格納されている充電状態評価値変化速度格納手段と、
均等化処理が終了した後に、該均等化処理にて前記放電手段による放電が実施された１或いは複数の放電対象セルの該均等化処理が開始される前の充電状態評価値と前記放電手段による放電が終了した時点での充電状態評価値と前記放電制御値導出手段によって導出された放電時間とに基づいて、放電時充電状態評価値変化速度を算出すると共に、前記均等化処理にて前記放電手段による放電が実施されなかった１或いは複数の放電非対象セルの該均等化処理が開始される前の充電状態評価値と該均等化処理が終了した時点での充電状態評価値と該均等化処理が開始されてから終了するまでの時間とに基づいて、非放電時充電状態評価値変化速度を算出する第２充電状態評価値変化速度算出手段と、
前記充電状態評価値変化速度格納手段に格納されている放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度を夫々、前記第２充電状態評価値変化速度算出手段によって算出された放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度に更新する更新手段
とを具えており、前記放電制御値導出手段は、更新された放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度を用いて、その後の均等化処理における放電時間を導出する請求項１乃至請求項４、及び請求項６の何れかに記載の充電状態均等化装置。
【請求項８】
複数のセルを直列に接続してなる組電池と、請求項１乃至請求項７の何れかに記載の充電状態均等化装置とを具えている組電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池を構成する複数のセルの充電状態を均等化する装置、及び該装置を具えた組電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車において複数のリチウムイオン二次電池(セル)を直列に接続してなる組電池が電源として利用される等、組電池の利用が拡がっている。組電池の放電出力は、組電池を構成する複数のセルの中で充電状態(ＳＯＣ:State  Of  Charge)の最も低いセルによって制限されるため、組電池を構成する複数のセルのＳＯＣのばらつきによって組電池としての性能が低下してしまう。
そこで、組電池を構成する複数のセルのＳＯＣのばらつきを一定範囲内に収めるための均等化処理(例えば日本国公開特許公報第２００１−２１８３７６号及び日本国公開特許公報第２００１−２３１１７８号)が必要となる。【０００３】
図８は、従来のハイブリッド自動車のバッテリシステムを表わしており、該バッテリシステムは、複数のセル(１)を直列に接続してなる組電池と、該組電池の充電状態を均等化する充電状態均等化装置(４)とから構成され、該組電池から負荷(３)への電力の供給が可能となっている。尚、負荷(３)としては、ハイブリッド自動車の車輪を駆動するモータや自動車全体を制御する制御回路等が接続されている。
組電池から負荷(３)への電力供給経路には開閉スイッチ(31)が介在し、図示省略するイグニッションスイッチをユーザがオン操作することによって、開閉スイッチ(31)が閉じて、組電池から負荷(３)への電力供給が開始され、或いは該イグニッションスイッチをユーザがオフ操作することによって、開閉スイッチ(31)が開いて、組電池から負荷(３)への電力供給が停止される。【０００４】
組電池を構成する各セル(１)の両端には、抵抗器Ｒ及びスイッチＳＷを互いに直列に接続してなる放電回路(41)が各セル(１)に対して並列に接続されており、各放電回路(41)の両端には、各セルの両端電圧(開放電圧)を測定する電圧測定回路(42)が接続されている。
各電圧測定回路(42)による測定結果は、制御回路(40)に供給される。制御回路(40)は、各電圧測定回路(42)による測定結果に基づいて均等化目標電圧を算出した後、算出した均等化目標電圧と各電圧測定回路(42)による測定結果とに基づいて各放電回路(41)のスイッチＳＷのスイッチング動作を制御する。尚、該制御回路(40)は、組電池から電力の供給を受けて該制御動作を行なう。【０００５】
上記制御回路(40)による均等化処理においては、例えば、組電池を構成する複数のセル(１)の両端電圧の中から最低電圧が特定され、該最低電圧に所定値を加算した値が均等化目標電圧として算出される。そして、両端電圧が該均等化目標電圧を超えるセルに対して、放電回路(41)による放電が開始された後、両端電圧が均等化目標電圧に達した時点で放電回路(41)による放電が停止される。これによって、組電池を構成する複数のセルのＳＯＣが均等化される。【０００６】
尚、組電池に対する長時間の電圧均等化動作による残存エネルギー(ＳＯＣ)の減少を抑制すべく、複数の蓄電デバイスの端子電圧の内、最大端子電圧と最小端子電圧との電圧差に応じた時間だけ電圧平衡回路(充電状態均等化装置)による電圧均等化動作を行なう電圧均等化制御システム(日本国公開特許公報第２００６−１６６６１５号)が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、組電池の均等化処理は、一般に、負荷の小さい状態で実施する必要があり、ハイブリッド自動車においては、停車状態(イグニッションスイッチがオフの状態)で組電池の均等化処理が行なわれる。
しかしながら、ハイブリッド自動車のバッテリシステムにおいては、組電池が負荷(３)の電源及び充電状態均等化装置(４)を構成する制御回路(40)の電源として兼用されており、ハイブリッド自動車が停車している状態であっても組電池から該制御回路(40)に対し電力が供給されるため、セルの両端電圧は放電回路(41)による放電が行なわれていない状態であっても徐々に低下することになる。従って、均等化処理の開始時に両端電圧の最も高かったセルの両端電圧が均等化目標電圧に達して均等化処理が終了する時点では、後述の如く、放電回路(41)による放電が実施されなかったセルや放電回路(41)による放電が先に終了したセルの両端電圧が均等化目標電圧を下回ることになる。【０００８】
例えば、図９に示す如く、３つのセルＬ１、Ｌ２、Ｌ３によって組電池が構成されており、両端電圧が均等化目標電圧を上回るセルＬ１、Ｌ２に対して放電回路による放電が実施された場合には、両端電圧の最も高いセルＬ１の両端電圧が均等化目標電圧に達した時点で均等化処理が終了することになるが、セルＬ２については、両端電圧が均等化目標電圧に達して放電回路による放電が終了した後においても両端電圧が徐々に低下し、均等化処理の終了時点では両端電圧が均等化目標電圧を下回ることになる。又、セルＬ３については、放電回路による放電が実施されないにも拘わらず、両端電圧が徐々に低下し、均等化処理の終了時点では両端電圧が均等化目標電圧を下回ることになる。【０００９】
従来の均等化処理においては、上述の如く、均等化処理の終了時点で放電回路による放電が実施されなかったセルや放電回路による放電が先に終了したセルの両端電圧が均等化目標電圧を下回ることとなって、複数のセル間で両端電圧に大きなばらつきが残ることとなり、均等化処理について高い精度が得られない問題があった。特に、停車状態での消費電力が大きい場合や、複数のセル間で両端電圧のばらつきが大きく均等化処理に長い時間がかかる場合に、上記問題は顕著となる。
本発明の目的は、従来よりも高い精度で均等化処理を行なうことが出来る充電状態均等化装置、及び該装置を具えた組電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る充電状態均等化装置は、複数のセルを直列に接続してなる組電池を対象として、充電状態或いは充電状態に応じた値を表わす充電状態評価値が均等化目標値と異なるセルを放電させることにより各セルの充電状態を均等化する装置であって、
各セルの放電を行なう放電手段と、
均等化目標値を算出する均等化目標値算出手段と、
充電状態評価値が前記均等化目標値算出手段によって算出された均等化目標値と異なる１或いは複数の放電対象セルについて夫々、前記放電手段による放電を実施すべき放電時間或いは前記放電手段による放電を終了すべき放電終了値を導出する放電制御値導出手段と、
前記１或いは複数の放電対象セルに対して前記放電手段による放電を開始し、その後、各放電対象セルに対する前記放電手段による放電を、前記放電制御値導出手段によって導出された各放電時間が経過したときに、或いは充電状態評価値が前記放電制御値導出手段によって導出された各放電終了値に達したときに終了する均等化処理を実行する均等化処理手段
とを具えている。そして、前記放電制御値導出手段は、前記放電手段による放電が開始される前の放電対象セルの充電状態評価値及び放電非対象セルの充電状態評価値と、前記放電手段による放電が実施されているときのセルの充電状態評価値の変化速度を表わす放電時充電状態評価値変化速度と、前記放電手段による放電が実施されていないときのセルの充電状態評価値の変化速度を表わす非放電時充電状態評価値変化速度とに基づいて、前記放電対象セルの充電状態が前記放電非対象セルの充電状態と等しくなる放電時間或いは放電終了値を導出する。
具体的構成において、前記充電状態評価値はセルの両端電圧であって、更に、組電池を構成する各セルの両端電圧を測定する電圧測定手段を具えており、前記放電制御値導出手段は、前記放電手段による放電が開始される前に前記電圧測定手段によって測定された放電対象セルの両端電圧及び放電非対象セルの両端電圧と、前記放電手段による放電が実施されているときのセルの両端電圧の低下速度を表わす放電時電圧低下速度と、前記放電手段による放電が実施されていないときのセルの両端電圧の低下速度を表わす非放電時電圧低下速度とに基づいて、放電時間或いは放電終了値を導出する。【００１１】
上記充電状態均等化装置による均等化処理においては、両端電圧が均等化目標値を超えるセルに対して放電手段による放電が実施される。
図３は、均等化処理中に放電手段による放電が実施されている放電対象セルＬｉの両端電圧と放電手段による放電が実施されていない放電非対象セルＬ０の両端電圧の変化を表わしている。尚、図中のＶｄ０は均等化目標電圧を表わしている。図示の如く、放電対象セルＬｉ及び放電非対象セルＬ０の何れのセルの両端電圧も略線形的に低下し、放電対象セルＬｉの電圧低下速度は放電非対象セルＬ０の電圧低下速度に比べて高いため、放電対象セルＬｉの両端電圧が放電非対象セルＬ０の両端電圧と等しくなる点Ｐが存在する。ここで、セルの両端電圧は充電状態に応じて変化するため、この点Ｐは放電対象セルの充電状態が放電非対象セルの充電状態と等しくなる点と一致する。この点Ｐの時間Ｔｒ及び電圧Ｖｒは、放電手段による放電が開始される前の放電対象セルの両端電圧Ｖ１及び放電非対象セルの両端電圧Ｖ０と、放電手段による放電が実施されているときのセルの放電時電圧低下速度と放電手段による放電が実施されていないときのセルの非放電時電圧低下速度の差とから算出することが出来る。【００１２】
そこで、本発明の均等化処理においては、両端電圧が均等化目標値を超える１或いは複数の放電対象セルについて夫々、充電状態が放電非対象セルの充電状態と等しくなる上記点の時間或いは電圧が放電時間或いは放電終了値として導出される。ここで、該放電時間或いは該放電終了値は、上述の如く放電手段による放電が開始される前の放電対象セルの両端電圧及び放電非対象セルの両端電圧と、放電時電圧低下速度と非放電時電圧低下速度とに基づいて導出される。
この様にして、両端電圧が均等化目標値を超える１或いは複数の放電対象セルについてそれぞれ放電時間或いは放電終了値が導出された後、放電対象セルに対して放電手段による放電が開始され、その後、各放電対象セルに対する放電手段による放電が、導出された各放電時間が経過したときに、或いは両端電圧が導出された各放電終了電圧に達したときに停止される。これによって、放電手段による放電が最後に終了する放電対象セルの両端電圧は、その放電が終了して均等化処理が終了する時点で前記放電非対象セルの両端電圧と等しくなる。又、放電手段による放電が先に終了した放電対象セルの両端電圧は、その放電が終了した時点で該放電非対象セルの両端電圧と等しくなり、その後、該放電非対象セルと同じ速度で徐々に低下することなる。この様にして、均等化処理が終了する時点では、放電対象セルの両端電圧が放電非対象セルの両端電圧に一致することとなって、放電非対象セルや放電回路による放電が先に終了したセルが均等化目標電圧を下回る従来の充電状態均等化装置に比べて均等化処理について高い精度を得ることが出来る。【００１３】
具体的構成において、前記均等化目標値算出手段は、組電池を構成する前記複数のセルの両端電圧の内、最低の両端電圧に基づいて均等化目標値を算出する。【００１４】
上記具体的構成によれば、両端電圧が均等化目標値以下である放電非対象セルを１つ、或いは複数であっても少数に抑えることが出来、放電非対象セルが１つの場合には、放電対象セルの両端電圧が該１つの放電非対象セルの両端電圧に一致することになるので、組電池を構成する全てのセルの両端電圧を揃えることが出来る。又、放電非対象セルが複数の場合であっても、その数は少数であるので、それら複数の放電非対象セル間での両端電圧のばらつきは小さく、組電池を構成する複数のセル間での両端電圧のばらつきを小さく抑えることが出来る。【００１５】
又、具体的構成において、前記放電制御値導出手段には、前記放電手段による放電が開始される前の放電対象セルの両端電圧をＶ１、放電非対象セルの両端電圧をＶ０、放電時電圧低下速度をＤｓ１、非放電時電圧低下速度をＤｓ０、前記放電対象セルに対する放電時間をＴｒとして、下記数式１に示す関数式が規定されている。
(数式１)
Ｔｒ＝(Ｖ０−Ｖ１)／(Ｄｓ０−Ｄｓ１)【００１６】
上述の如く、放電対象セル及び放電非対象セルの何れのセルの両端電圧も略線形的に低下するので、上記数式１によって各放電対象セルについての放電時間を精度良く算出することが出来る。【００１７】
更に具体的構成において、
組電池を構成する前記複数のセルの内、一部の１或いは複数のセルに対して、前記放電手段による放電を一定時間だけ実施する放電制御手段と、
前記一定時間の放電が終了した後に、該放電が実施された１或いは複数の放電対象セルの該放電が開始される前の充電状態評価値と該放電が終了した時点での充電状態評価値と前記一定時間とに基づいて、放電時充電状態評価値変化速度を算出すると共に、前記一定時間の放電が実施されなかった１或いは複数の放電非対象セルの該放電が開始される前の充電状態評価値と該放電が終了した時点での充電状態評価値と前記一定時間とに基づいて、非放電時充電状態評価値変化速度を算出する充電状態評価値変化速度算出手段
とを具えており、前記放電制御値導出手段は、前記充電状態評価値変化速度算出手段によって算出された放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度を用いて、その後の均等化処理における放電時間或いは放電終了値を導出する。【００１８】
セルの放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度は組電池システム毎に異なるため、組電池システム毎に放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度を求めなければならないのであるが、これらの充電状態評価値変化速度を実験等によって求める作業は面倒である。そこで、上記具体的構成においては、例えば均等化処理が行なわれる前に、組電池を構成する複数のセルの内、一部の１或いは複数のセルに対して一定時間の放電が実施されて放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度が算出され、その後、算出された放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度を用いて各放電対象セルに対する放電時間或いは放電終了値が導出される。
上記具体的構成によれば、放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度が自動的に算出されるので、これらの充電状態評価値変化速度を実験等によって求める面倒な作業は不要となる。【００１９】
更に又、具体的構成において、
放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度が格納されている充電状態評価値変化速度格納手段と、
均等化処理が終了した後に、該均等化処理にて前記放電手段による放電が実施された１或いは複数の放電対象セルの該均等化処理が開始される前の充電状態評価値と前記放電手段による放電が終了した時点での充電状態評価値と前記放電制御値導出手段によって導出された放電時間とに基づいて、放電時充電状態評価値変化速度を算出すると共に、前記均等化処理にて前記放電手段による放電が実施されなかった１或いは複数の放電非対象セルの該均等化処理が開始される前の充電状態評価値と該均等化処理が終了した時点での充電状態評価値と該均等化処理が開始されてから終了するまでの時間とに基づいて、非放電時充電状態評価値変化速度を算出する第２充電状態評価値変化速度算出手段と、
前記充電状態評価値変化速度格納手段に格納されている放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度を夫々、前記第２充電状態評価値変化速度算出手段によって算出された放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度に更新する更新手段
とを具えており、前記放電制御値導出手段は、更新された放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度を用いて、その後の均等化処理における放電時間を導出する。【００２０】
放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度は、組電池の使用が繰り返されて組電池が劣化するにつれて変化する。そこで、上記具体的構成においては、均等化処理が終了した後に、放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度が算出され、充電状態評価値変化速度格納手段に格納されている放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度がそれぞれ算出された放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度に更新される。その後、均等化処理が行なわれる際には、更新後の放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度を用いて各放電対象セルに対する放電時間が導出される。
上記具体的構成によれば、常に実際の放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度に近い値を用いて放電時間が算出されるので、常に高い精度で均等化処理を行なうことが出来る。【００２１】
本発明に係る組電池システムは、複数のセルを直列に接続してなる組電池と、該組電池を構成する各セルの充電状態を均等化する充電状態均等化装置とを具え、該充電状態均等化装置として、上記本発明の充電状態均等化装置を採用したものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る充電状態均等化装置及びこれを具えた組電池システムによれば、均等化処理について従来よりも高い精度を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明に係るバッテリシステムの構成を表わすブロック図である。
【図２】図２は第１実施例のバッテリシステムにおいて実行される均等化処理手続きを表わすフローチャートである。
【図３】図３は本発明の均等化処理を説明するためのグラフである。
【図４】図４は本発明の均等化処理における各セルの両端電圧の変化を表わすグラフである。
【図５】図５は第２実施例のバッテリシステムにおいてイグニッションスイッチが初めてオフに設定されたときに実行される均等化処理手続きの前半を表わすフローチャートである。
【図６】図６は上記手続きの後半を表わすフローチャートである。
【図７】図７は上記バッテリシステムにおいてイグニッションスイッチが第２回目以降にオフに設定されたときに実行される均等化処理手続きを表わすフローチャートである。
【図８】図８は従来のバッテリシステムの構成を表わすブロック図である。
【図９】図９は従来の問題点を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
(１)  セル
(２)  充電状態均等化装置
(21)  放電回路
(22)  電圧測定回路
(３)  負荷
(31)  開閉スイッチ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明をハイブリッド自動車のバッテリシステムに実施した形態につき、２つの実施例に基づいて具体的に説明する。
第１実施例
図１に示す如く、本実施例のバッテリシステムは、リチウムイオン二次電池からなる複数(図示する例では３つ)のセル(１)を直列に接続してなる組電池と、該組電池の充電状態を均等化する充電状態均等化装置(２)とから構成され、該組電池から負荷(３)へ電力の供給が可能となっている。尚、負荷(３)としては、車輪を駆動するモータや自動車全体を制御する制御回路等が接続されている。
組電池から負荷(３)への電力供給経路には開閉スイッチ(31)が介在し、図示省略するイグニッションスイッチをユーザがオン操作することによって、開閉スイッチ(31)が閉じて、組電池から負荷(３)への電力供給が開始され、或いは該イグニッションスイッチをユーザがオフ操作することによって、開閉スイッチ(31)が開いて、組電池から負荷(３)への電力供給が停止される。【００２６】
組電池を構成する各セル(１)の両端には、抵抗器Ｒ及びスイッチＳＷを互いに直列に接続してなる放電回路(21)が各セル(１)に対して並列に接続されており、各放電回路(21)の両端には、各セルの両端電圧(開放電圧)を測定する電圧測定回路(22)が接続されている。
各電圧測定回路(22)による測定結果は、制御回路(20)に供給される。制御回路(20)は、それらの測定結果に基づいて均等化目標電圧を算出すると共に、均等化目標電圧を超える放電対象セルについて夫々、後述の如く放電回路(21)による放電を実施すべき放電時間を算出し、算出した放電時間と内蔵するタイマ(図示省略)による計時結果とに基づいて各放電回路(21)のスイッチＳＷのスイッチング動作を制御する。尚、該制御回路(20)は、組電池から電力の供給を受けて該制御動作を行なう。【００２７】
図３は、均等化処理中に放電回路による放電が実施されている放電対象セルＬｉの両端電圧と放電回路による放電が実施されていない放電非対象セルＬ０の両端電圧の変化を表わしている。尚、図中のＶｄ０は均等化目標電圧を表わしている。図示の如く、放電対象セルＬｉ及び放電非対象セルＬ０の何れのセルの両端電圧も略線形的に低下し、放電対象セルＬｉの電圧低下速度は放電非対象セルＬ０の電圧低下速度よりも高いため、放電対象セルＬｉの両端電圧が放電非対象セルＬ０の両端電圧と等しくなる点Ｐが存在する。ここで、セルの両端電圧は充電状態に応じて変化するため、この点Ｐは放電対象セルの充電状態が放電非対象セルの充電状態と等しくなる点と一致する。
上記本発明に係る充電状態均等化装置においては、両端電圧が均等化目標電圧を超える１或いは複数の放電対象セルについてそれぞれ上記点の時間が放電時間として算出され、それら１或いは複数の放電対象セルに対して放電回路による放電が開始された後、各放電対象セルに対する放電回路による放電が、算出された各放電時間の経過時点で停止される。【００２８】
各放電対象セルに対する放電時間は、次のようにして求めることが出来る。
均等化開始前の放電対象セルＬｉの両端電圧をＶ１、放電回路による放電が実施されているときのセルの放電時電圧低下速度をＤｓ１、放電回路による放電時間をＴｒとすると、放電回路による放電が終了する時点での放電対象セルＬｉの両端電圧Ｖｒは、下記数式２によって表わされる。
(数式２)
Ｖｒ＝Ｖ１−Ｄｓ１・Ｔｒ【００２９】
一方、均等化開始前の放電非対象セルＬ０の両端電圧をＶ０、放電回路による放電が実施されていないときのセルの非放電時電圧低下速度をＤｓ０とすると、均等化開始後、前記放電時間Ｔｒが経過した時点、即ち放電対象セルＬｉに対する放電回路による放電が終了する時点での放電非対象セルＬ０の両端電圧Ｖｒ０は、下記数式３によって表わされる。
(数式３)
Ｖｒ０＝Ｖ０−Ｄｓ０・Ｔｒ【００３０】
従って、放電対象セルＬｉの両端電圧Ｖｒが放電非対象セルＬ０の両端電圧Ｖｒ０と等しくなる放電時間Ｔｒは、上記の数式２及び数式３から、Ｖｒ＝Ｖｒ０として求めることが出来、下記数式４によって表わされる。
(数式４)
Ｔｒ＝(Ｖ０−Ｖ１)／(Ｄｓ０−Ｄｓ１)【００３１】
図２は、ハイブリッド自動車が停車している状態で上記制御回路(20)によって実行される均等化処理の手続きを表わしている。イグニッションスイッチがオフに設定されると、先ずステップＳ１にて、組電池を構成する複数(Ｎ個)のセルの開放電圧Ｖ１[０]〜Ｖ１[Ｎ−１]を測定し、次にステップＳ２では、測定の結果得られた複数の開放電圧の中から最低電圧Ｖminを特定すると共に、均等化目標電圧Ｖｄ０を算出する。均等化目標電圧の算出処理においては、特定した最低電圧Ｖminに所定値αを加算することにより均等化目標電圧Ｖｄ０(＝Ｖmin＋α)を算出する。ここで、所定値αは、電圧測定回路自体の測定誤差と同程度の値に設定される。尚、特定される最低電圧Ｖminは、均等化目標電圧Ｖｄ０(＝Ｖmin＋α)を下回る値であるので放電非対象セルの開放電圧となる。【００３２】
続いてステップＳ３では、セル番号ｉを０に初期化した後、ステップＳ４では、セル番号ｉのセルの開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記均等化目標電圧Ｖｄ０を上回るか否かを判断し、イエスと判断された場合はステップＳ５に移行して、該セルの開放電圧Ｖ１[ｉ]及びステップＳ２にて特定した最低電圧Ｖminから、内蔵メモリに格納されている下記数式５を用いて前記セルに対する放電時間Ｔｒ[ｉ]を算出する。ここで、非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１は、予め実験的に求められた定数である。尚、非放電時電圧低下速度Ｄｓ０と放電時電圧低下速度Ｄｓ１との差を、定数Ｄｓとして設定しておくことも可能である。
(数式５)
Ｔｒ[ｉ]＝(Ｖmin−Ｖ１[ｉ])／(Ｄｓ０−Ｄｓ１)【００３３】
次にステップＳ６にて、前記セルに接続されている放電回路のスイッチをオンに設定して放電を開始した後、ステップＳ７では、セル番号ｉを１だけカウントアップする。次にステップＳ８では、セル番号ｉが組電池を構成するセル数Ｎと一致するか否かを判断し、ノーと判断された場合はステップＳ４に戻って上記手続きを繰り返す。尚、上記手続きが繰り返される過程で、セルの開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記均等化目標電圧Ｖｄ０以下であってステップＳ４にてノーと判断された場合は、ステップＳ５及びステップＳ６を迂回してステップＳ７に移行する。【００３４】
その後、組電池を構成する全てのセルについて開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記均等化目標電圧Ｖｄ０を上回るか否かが判断されて、開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記均等化目標電圧Ｖｄ０を上回る全ての放電対象セルに対する放電時間が算出されると共に放電回路による放電が開始されると、ステップＳ８にてイエスと判断されてステップＳ９に移行し、内蔵するタイマをリセットして計時動作を開始させる。続いてステップＳ１０では、放電回路による放電が開始された放電対象セルについて夫々、ステップＳ５にて算出された放電時間が経過した時点で放電回路のスイッチをオフに設定して放電を終了する。放電回路による放電が開始されてから上記ステップＳ５にて算出された最長の放電時間が経過した時点で、上記の均等化処理手続きが終了する。【００３５】
例えば、図４に示す如く、３つのセルＬｍ、Ｌｎ、Ｌ０によって組電池が構成されている場合、セルＬ０の開放電圧が最低電圧Ｖminとして特定されると共に、両端電圧が均等化目標電圧Ｖｄ０を超えるセルＬｍ、Ｌｎに対する放電時間Ｔｒ[ｍ]、Ｔｒ[ｎ]が上記数式５を用いて算出される。そして、セルＬｍ、Ｌｎに対して放電回路による放電が開始された後、算出された放電時間Ｔｒ[ｎ]が経過した時点でセルＬｎに対する放電回路による放電が停止され、放電時間Ｔｒ[ｍ]が経過した時点でセルＬｍに対する放電回路による放電が停止されることになる。これによって、セルＬｍの両端電圧は、放電回路による放電が終了して均等化処理が終了する時点で、セルＬ０の両端電圧と等しくなる。又、セルＬｎの両端電圧は、放電回路による放電が終了した時点でセルＬ０の両端電圧と等しくなり、その後、セルＬ０と同じ速度で徐々に低下することになる。この結果、均等化処理が終了する時点では、放電対象セルであるセルＬｍ、Ｌｎの両端電圧が放電非対象セルであるセルＬ０の両端電圧と一致することになる。
尚、放電非対象セルが１つの場合について説明したが、放電非対象セルが複数である場合には、均等化処理が終了する時点で放電対象セルの両端電圧が複数の放電非対象セルの中で開放電圧の最も低い放電非対象セルの両端電圧に一致することになる。又、本実施例においては、放電対象セルの両端電圧が複数の放電非対象セルの中で開放電圧の最も低い放電非対象セルの両端電圧と等しくなる放電時間を算出しているが、他の放電非対象セルの両端電圧と等しくなる放電時間を算出する構成を採用することも可能である。【００３６】
本発明に係るバッテリシステムにおいては、上述の如く、各放電対象セルに対して両端電圧が放電非対象セルの両端電圧と等しくなる放電時間だけ放電回路による放電を実施することによって、均等化処理終了時に全ての放電対象セルの両端電圧を放電非対象セルの両端電圧に一致させることが出来、均等化処理について従来よりも高い精度を得ることが出来る。【００３７】
第２実施例
第１実施例のバッテリシステムにおいては、非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１が予め実験的に求められた定数であるのに対し、本実施例のバッテリシステムにおいては、均等化処理が終了する度に非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１が更新される。
本実施例のバッテリシステムの構成は、制御回路を除いて、図１に示す第１実施例のバッテリシステムと同一であるので、その説明は省略する。【００３８】
図５は、ハイブリッド自動車が初めて走行を行なった後、初めてイグニッションスイッチがオフに設定されたときに本実施例の制御回路によって実行される均等化処理手続きを表わしている。先ずステップＳ１１にて、組電池を構成する複数(Ｎ個)のセルの開放電圧Ｖ１[０]〜Ｖ１[Ｎ−１]を測定し、次にステップＳ１２では、第１次均等化目標電圧Ｖｄ０´(＝Ｖmin＋α)を算出する。尚、第１次均等化目標電圧の算出方法は、第１実施例の均等化目標電圧算出方法と同一である。【００３９】
続いてステップＳ１３では、セル番号ｉを０に初期化した後、ステップＳ１４では、セル番号ｉのセルの開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記第１次均等化目標電圧Ｖｄ０´を上回るか否かを判断し、イエスと判断された場合はステップＳ１５に移行して、前記セルに接続されている放電回路のスイッチをオンに設定して放電を開始した後、ステップＳ１６では、セル番号ｉを１だけカウントアップする。次にステップＳ１７では、セル番号ｉが組電池を構成するセル数Ｎと一致するか否かを判断し、ノーと判断された場合はステップＳ１４に戻って上記手続きを繰り返す。尚、上記手続きが繰り返される過程で、セルの開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記第１次均等化目標電圧Ｖｄ０´以下であってステップＳ１４にてノーと判断された場合は、ステップＳ１５を迂回してステップＳ１６に移行する。【００４０】
その後、組電池を構成する全てのセルについて開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記第１次均等化目標電圧Ｖｄ０´を上回るか否かが判断されて、開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記第１次均等化目標電圧Ｖｄ０´を上回る全ての放電対象セルに対して放電回路による放電が開始されると、ステップＳ１７にてイエスと判断されてステップＳ１８に移行し、内蔵するタイマをリセットして計時動作を開始させる。続いてステップＳ１９では、前記計時動作が開始してから一定時間(２時間程度)が経過した時点で、前記全ての放電対象セルに接続されている全ての放電回路のスイッチをオフに設定して放電を終了すると共に、組電池を構成する複数のセルの開放電圧Ｖ１[０]〜Ｖ１[Ｎ−１]を測定する。次にステップＳ２０では、非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１を算出する。又、ステップＳ１９にて測定された複数の開放電圧の中から最低電圧Ｖminを特定すると共に、第２次均等化目標電圧Ｖｄ０(＝Ｖmin＋α)を算出する。尚、第２次均等化目標電圧の算出方法は、第１実施例の均等化目標電圧の算出方法と同一である。【００４１】
上記ステップＳ２０の非放電時電圧低下速度Ｄｓ０の算出処理においては、組電池を構成する前記複数のセルの内、前記一定時間の放電が実施されなかった放電非対象セルについて夫々、該放電が開始される前にステップＳ１１にて測定された開放電圧と該放電が終了した時点でステップＳ１９にて測定された開放電圧との差を算出した後、それらの差の平均値を算出し、算出した平均値を前記一定時間で除算する。これによって、非放電時電圧低下速度Ｄｓ０が得られる。
又、放電時電圧低下速度Ｄｓ１の算出処理においては、前記一定時間の放電が実施された放電対象セルについて夫々、該放電が開始される前にステップＳ１１にて測定された開放電圧と該放電が終了した時点でステップＳ１９にて測定された開放電圧との差を算出した後、それらの差の平均値を算出し、算出した平均値を前記一定時間で除算する。これによって、放電時電圧低下速度Ｄｓ１が得られる。
尚、非放電時電圧低下速度の算出処理においては、複数の放電非対象セルについて夫々、一定時間の放電が開始される前の開放電圧と該放電が終了した時点での開放電圧との差を該一定時間で除算し、それらの除算結果の平均値を非放電時電圧低下速度Ｄｓ０として算出することも可能である。又、放電時電圧低下速度の算出処理においても、複数の放電対象セルについて夫々、一定時間の放電が開始される前の開放電圧と該放電が終了した時点での開放電圧との差を該一定時間で除算し、それらの除算結果の平均値を放電時電圧低下速度Ｄｓ１として算出することも可能である。【００４２】
その後、図６のステップＳ２１にてセル番号ｉを０に初期化した後、ステップＳ２２では、セル番号ｉのセルについて上記ステップＳ１９にて測定された開放電圧Ｖ１[ｉ]が上記ステップＳ２０にて算出された第２次均等化目標電圧Ｖｄ０を上回るか否かを判断し、イエスと判断された場合はステップＳ２３に移行して、前記セルの開放電圧Ｖ１[ｉ]と、上記ステップＳ２０にて特定した最低電圧Ｖminと、上記ステップＳ２０にて算出した非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１とから、上記数式５を用いて前記セルに対する放電時間Ｔｒ[ｉ]を算出する。【００４３】
次にステップＳ２４にて、前記セルに接続されている放電回路のスイッチをオンに設定して放電を開始した後、ステップＳ２５では、セル番号ｉを１だけカウントアップする。次にステップＳ２６では、セル番号ｉが組電池を構成するセル数Ｎと一致するか否かを判断し、ノーと判断された場合はステップＳ２２に戻って上記手続きを繰り返す。尚、上記手続きが繰り返される過程で、セルの開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記第２次均等化目標電圧Ｖｄ０以下であってステップＳ２２にてノーと判断された場合は、ステップＳ２３及びステップＳ２４を迂回してステップＳ２５に移行する。【００４４】
その後、組電池を構成する全てのセルについて開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記第２次均等化目標電圧Ｖｄ０を上回るか否かが判断されて、開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記第２次均等化目標電圧Ｖｄ０を上回る全ての放電対象セルに対する放電時間が算出されると共に放電回路による放電が開始されると、ステップＳ２６にてイエスと判断されてステップＳ２７に移行し、内蔵するタイマをリセットして計時動作を開始させる。続いてステップＳ２８では、放電回路による放電が開始された放電対象セルについて夫々、ステップＳ２３にて算出された放電時間が経過した時点で放電回路のスイッチをオフに設定して放電を終了すると共に、各時点で組電池を構成する複数のセルの開放電圧Ｖ１[０]〜Ｖ１[Ｎ−１]を測定する。放電回路による放電が開始されてから上記ステップＳ２３にて算出された最長の放電時間が経過した時点で均等化処理が終了すると、ステップＳ２９に移行して、非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１を算出して内蔵メモリに格納し、上記手続きを終了する。【００４５】
上記ステップＳ２９の非放電時電圧低下速度Ｄｓ０の算出処理においては、均等化処理にて放電回路による放電が実施されなかった放電非対象セルについて夫々、該均等化処理が開始される前に上記ステップＳ１９にて測定された開放電圧と上記ステップＳ２８にて上記均等化処理が終了した時点で測定された開放電圧との差を算出した後、それらの差の平均値を算出し、算出した平均値を上記均等化処理の開始から終了までの時間、即ち上記ステップＳ２３にて算出された最長の放電時間で除算する。これによって、非放電時電圧低下速度Ｄｓ０が得られる。【００４６】
尚、複数の放電非対象セルについて夫々、均等化処理が開始される前の開放電圧と均等化処理が終了した時点での開放電圧との差を均等化処理の開始から終了までの時間で除算し、それらの除算結果の平均値を非放電時電圧低下速度Ｄｓ０として算出することも可能である。
又、均等化処理が終了した時点での開放電圧Ｖendは、上記ステップＳ２０にて特定された最低電圧Ｖmin及び算出された非放電時電圧低下速度Ｄｓ０と、上記ステップＳ２３にて算出した最長の放電時間Ｔｒ[ｉ]とから、下記数式６を用いて算出することも可能である。
(数式６)
Ｖend＝Ｖmin−Ｄｓ０・Ｔｒ[ｉ]【００４７】
一方、上記ステップＳ２９の放電時電圧低下速度Ｄｓ１の算出処理においては、均等化処理にて放電回路による放電が実施された放電対象セルについて夫々、該均等化処理が開始される前に上記ステップＳ１９にて測定された開放電圧と上記ステップＳ２８にて各放電時間が経過して放電回路による放電が終了した時点で測定された開放電圧との差を算出し、算出した差を各放電時間で除算した後、それらの除算結果の平均値を放電時電圧低下速度Ｄｓ１として算出する。
尚、放電回路による放電が終了した時点での放電対象セルｉの開放電圧Ｖend[ｉ]は夫々、上記ステップＳ１９にて測定された開放電圧Ｖ１[ｉ]と、上記ステップＳ２０にて算出された放電時電圧低下速度Ｄｓ１と、上記ステップＳ２３にて算出された放電時間Ｔｒ[ｉ]とから、下記数式７を用いて算出することも可能である。
(数式７)
Ｖend[ｉ]＝Ｖ１[ｉ]−Ｄｓ１・Ｔｒ[ｉ]【００４８】
上記手続きによれば、イグニッションスイッチが初めてオフに設定されると、第１次均等化目標電圧Ｖｄ０´を上回る放電対象セルに対して一定時間の放電が実施され、該一定時間の放電が開始される前の開放電圧と該一定時間の放電が終了した時点の開放電圧と該一定時間とから非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１が算出される。その後、両電圧低下速度Ｄｓ０、Ｄｓ１を用いて第２次均等化目標電圧Ｖｄ０を上回る各放電対象セルに対する放電時間が算出され、各放電対象セルに対して算出された放電時間だけ放電を実施する均等化処理が行なわれる。最後に、該均等化処理が開始される前の開放電圧と該均等化処理が終了した時点での開放電圧と該均等化処理にかかった均等化処理時間とから非放電時電圧低下速度Ｄｓ０が算出されると共に、該均等化処理が開始される前の開放電圧と該均等化処理にて各放電回路による放電が終了した時点での開放電圧と算出された各放電時間とから放電時電圧低下速度Ｄｓ１が算出され、算出された両電圧低下速度Ｄｓ０、Ｄｓ１が制御回路の内蔵メモリに格納される。【００４９】
図７は、第２回目以降にイグニッションスイッチがオフに設定されたときに本実施例の制御回路によって実行される均等化処理手続きを表わしている。先ずステップＳ３１にて、組電池を構成する複数(Ｎ個)のセルの開放電圧Ｖ１[０]〜Ｖ１[Ｎ−１]を測定し、次にステップＳ３２では、測定の結果得られた複数の開放電圧の中から最低電圧Ｖminを特定すると共に、均等化目標電圧Ｖｄ０(＝Ｖmin＋α)を算出する。尚、均等化目標電圧の算出方法は、第１実施例の均等化目標電圧の算出方法と同一である。【００５０】
続いてステップＳ３３では、セル番号ｉを０に初期化した後、ステップＳ３４では、セル番号ｉのセルの開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記均等化目標電圧Ｖｄ０を上回るか否かを判断し、イエスと判断された場合はステップＳ３５に移行して、該セルに接続されている放電回路のスイッチをオンに設定して放電を開始する。【００５１】
次にステップＳ３６にて、前記セルの開放電圧Ｖ１[ｉ]と、ステップＳ３２にて特定した最低電圧Ｖminと、内蔵メモリに格納されている非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１とから、上記数式５を用いて前記セルに対する放電時間Ｔｒ[ｉ]を算出した後、ステップＳ３７では、セル番号ｉを１だけカウントアップする。次にステップＳ３８では、セル番号ｉが組電池を構成するセル数Ｎと一致するか否かを判断し、ノーと判断された場合はステップＳ３４に戻って上記手続きを繰り返す。尚、上記手続きが繰り返される過程で、セルの開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記均等化目標電圧Ｖｄ０以下であってステップＳ３４にてノーと判断された場合は、ステップＳ３５及びステップＳ３６を迂回してステップＳ３７に移行する。【００５２】
その後、組電池を構成する全てのセルについて開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記均等化目標電圧Ｖｄ０を上回るか否かが判断されて、開放電圧Ｖ１[ｉ]が前記均等化目標電圧Ｖｄ０を上回る全ての放電対象セルに対して放電回路による放電が開始されると共にそれら全ての放電対象セルに対する放電時間が算出されると、ステップＳ３８にてイエスと判断されてステップＳ３９に移行し、内蔵するタイマをリセットして計時動作を開始させる。続いてステップＳ４０では、放電回路による放電が開始された放電対象セルについて夫々、ステップＳ３６にて算出された放電時間が経過した時点で放電回路のスイッチをオフに設定して放電を終了すると共に、各時点で組電池を構成する複数のセルの開放電圧Ｖ１[０]〜Ｖ１[Ｎ−１]を測定する。放電回路による放電が開始されてから上記ステップＳ３６にて算出された最長の放電時間が経過した時点で均等化処理が終了すると、ステップＳ４１に移行して、非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１を算出して内蔵メモリの電圧低下速度格納領域に上書きし、上記手続きを終了する。これによって、その時点で内蔵メモリに格納されている非放電時電圧低下速度及放電時電圧低下速度が、算出された非放電時電圧低下速度及び放電時電圧低下速度に更新されることになる。尚、非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ０の算出方法は、上記ステップＳ２９と同一である。【００５３】
上記手続きによれば、イグニッションスイッチが第２回目以降にオフに設定されると、内蔵メモリに格納されている非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１を用いて均等化目標電圧Ｖｄ０を上回る各放電対象セルに対する放電時間が算出され、各放電対象セルに対して算出された各放電時間だけ放電を実施する均等化処理が行なわれる。最後に、該均等化処理が開始される前の開放電圧と該均等化処理が終了した時点での開放電圧と該均等化処理にかかった均等化処理時間とから非放電時電圧低下速度Ｄｓ０が算出されると共に、該均等化処理が開始される前の開放電圧と該均等化処理にて各放電回路による放電が終了した時点での開放電圧と算出された各放電時間とから放電時電圧低下速度Ｄｓ１が算出され、その時点で内蔵メモリに格納されている非放電時電圧低下速度及放電時電圧低下速度が、算出された非放電時電圧低下速度及び放電時電圧低下速度に更新される。【００５４】
本実施例のバッテリシステムにおいては、初めてイグニッションスイッチがオフに設定されたとき、自動的に非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１が算出されるので、これらの電圧低下速度を実験等によって求める面倒な作業は不要である。
又、均等化処理が終了する度に非放電時電圧低下速度Ｄｓ０及び放電時電圧低下速度Ｄｓ１が更新され、常に実際の非放電時電圧低下速度及び放電時電圧低下速度に近い値を用いて放電対象セルに対する放電時間が算出されるので、常に高い精度で均等化処理を行なうことが出来る。【００５５】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態においては、放電対象セルについてそれぞれ放電時間を算出し、算出された放電時間が経過したときに放電回路による放電を終了しているが、放電対象セルの両端電圧と放電非対象セルの両端電圧が等しくなる放電終了電圧を算出し、放電対象セルの両端電圧が算出された放電終了電圧に達したときに放電回路による放電を終了する構成を採用することも可能である。又、放電時間と放電終了電圧とに基づいて放電回路による放電を制御する構成の採用も可能である。尚、放電終了電圧に基づいて放電の終了を制御する構成によれば、充電状態に応じて変化するセル電圧を監視して放電を終了するので、充電状態の変化に対して両端電圧の変化が大きいセルからなる組電池を均等化したときに、放電時間に基づき放電の終了を制御する構成に比べて高い精度が得られる。一方、放電時間に基づいて放電の終了を制御する構成によれば、充電状態の変化に対して両端電圧の変化が小さいセルからなる組電池に対しても、十分に高い精度で均等化を行なうことが出来る。【００５６】
又、上記実施の形態においては、放電対象セルの両端電圧と放電非対象セルの両端電圧と電圧低下速度Ｄｓ０、Ｄｓ１とに基づいて放電時間を算出しているが、充電状態評価値として、充電状態(ＳＯＣ[％]或いは残存容量[Ａｈ])や充電状態に応じた他の値、例えばセルを流れる電流の積算値を採用することも可能である。尚、充電状態評価値としてセルを流れる電流の積算値を採用した構成においては、放電時に電流が流れる方向を正の方向とした場合、充電状態評価値変化速度は、電流積算値が増大する速度を表わすことになる。
又、放電対象セルの開放電圧及び放電非対象セルの開放電圧と放電時間或いは放電終了値との関係を表わすテーブルに従って、放電時間或いは放電終了値を導出する構成を採用することも可能である。
又、上記実施の形態においては、均等化目標電圧を算出する方法として、組電池を構成する複数のセルの開放電圧の内、最低の開放電圧に基づいて均等化目標電圧を算出する方法を採用しているが、これに限らず、それらの開放電圧の平均値に基づいて均等化目標電圧を算出する方法等、種々の公知の方法を採用することが可能である。
又、イグニッションスイッチがオフに設定される度に、組電池を構成する一部のセルに対し一定時間だけ放電を実施して電圧低下速度Ｄｓ０、Ｄｓ１を算出した後に均等化処理を実行する構成を採用することも可能である。【００５７】
又、セル毎に放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度が異なる可能性があるので、セル毎に放電時充電状態評価値変化速度及び非放電時充電状態評価値変化速度を算出する構成の採用も可能である。
更に、ＳＯＣの範囲毎に放電時電圧低下速度及び非放電時電圧低下速度をメモリに格納し、そのときのＳＯＣに応じた放電時電圧低下速度及び非放電時電圧低下速度を用いて放電時間を算出することも可能である。
更に又、均等化処理後に算出された放電時電圧低下速度及び非放電時電圧低下速度と前回の均等化処理の終了後に算出された放電時電圧低下速度及び非放電時電圧低下速度(メモリに格納されている放電時電圧低下速度及び非放電時電圧低下速度)とにそれぞれ重み付けを行ない、重み付けを行なった後の各電圧低下速度の平均値を算出し、メモリに格納されている放電時電圧低下速度及び非放電時電圧低下速度をそれぞれ算出した平均値に更新することも可能である。
【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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【国際調査報告】
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