(57)【要約】【課題】組電池の各モジュール電池の電池電圧を早く揃えられ組電池本来の電池性能を発揮させることできる交換用モジュール電池の電圧調整装置を提供する。【解決手段】電圧調整装置は、交換用モジュール電池１の電圧を測定するマイコン１０を備えている。マイコン１０は、測定された交換用モジュール電池１の電圧と入力装置１２から入力された組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧とを比較し、比較結果に基づいて、交換用モジュール電池１の電圧が組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧となるように、充電／放電制御部１１０に放電スイッチ６をオン状態とさせ交換用モジュール電池１の多段充電又は多段放電を行う。【選択図】図５
2006042555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池を接続したモジュール電池が複数個接続された組電池中の一部のモジュール電池を別の交換用モジュール電池に取り替える際に、予め該交換用モジュール電池の電圧を、前記組電池中の交換しないモジュール電池の電圧値近傍に調整した後、前記各モジュール電池内の複数の二次電池間の容量調整を行うことを特徴とする組電池中のモジュール電池の交換方法。
【請求項２】
前記交換用モジュール電池の調整電圧値は、前記組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧値であることを特徴とする請求項１に記載の組電池中のモジュール電池の交換方法。
【請求項３】
複数の二次電池を接続したモジュール電池が複数個接続された組電池中の一部のモジュール電池を別の交換用モジュール電池に取り替える際に、該交換用モジュール電池の電圧を調整する交換用モジュール電池の電圧調整装置において、
前記交換用モジュール電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記電圧測定手段で測定された交換用モジュール電池の電圧と前記組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記交換用モジュール電池の電圧が前記組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧となるように、前記交換用モジュール電池の充電又は放電を行う充放電手段と、
を備えたことを特徴とする交換用モジュール電池の電圧調整装置。
【請求項４】
前記充放電手段による交換用モジュール電池の充電又は放電は、多段充電又は多段放電であることを特徴とする請求項３に記載の交換用モジュール電池の電圧調整装置。
【請求項５】
前記充放電手段による交換用モジュール電池の多段充電又は多段放電は、多段充電又は多段放電の終了電圧を、その前の多段充電又は多段放電の充電休止電圧又は放電休止電圧から設定することを特徴とする請求項４に記載の交換用モジュール電池の電圧調整装置。
【請求項６】
前記組電池が車載用であることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の交換用モジュール電池の電圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池中のモジュール電池の交換方法及び交換用モジュール電池の電圧調整装置に係り、特に、複数の二次電池を接続したモジュール電池が複数個接続された組電池中の一部のモジュール電池の交換方法及び該交換用モジュール電池の電圧を調整する交換用モジュール電池の電圧調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力貯蔵用、電気自動車（ＰＥＶ）やハイブリット車（ＨＥＶ）のモータ駆動用電源に二次電池が使用されている。これらの用途では、複数個の二次電池（単電池）を接続したモジュール電池、このモジュール電池を複数個接続し組電池として、必要な容量ないし電圧に相当する分だけ直列に接続して用いられている。
【０００３】
モジュール電池を構成する個々の二次電池のうち１つでも異常が発生した場合には、モジュール電池としての本来の性能を出せなくなるため、二次電池の交換等の適切な整備が行われている。このような二次電池の交換技術は既に開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
ところで、組電池中のモジュール電池を別の交換用モジュール電池にそのまま取り替えると、組電池中の交換しないモジュール電池の電圧と交換用モジュール電池の電圧が異なってくる。こうした場合、モジュール電池では、平均からずれた二次電池が過充電又は過放電となり、モジュール電池の放電性能低下や寿命低下といった問題を招くことを回避するために、二次電池の容量を調整する容量調整方法が用いられている。これは、各二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出回路と、スイッチを介して二次電池の容量を調整する容量調整用抵抗とが、当該二次電池に並列に接続されており、電池電圧検出回路で二次電池の電圧を検出した後、電池電圧が高い二次電池に接続された抵抗をオン状態とすることで、容量調整抵抗に当該電池電圧が高い二次電池の電流を流して放電させ、組電池を構成する各二次電池間の電圧差を少なくするものである（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４６９０９号公報
【特許文献２】特開２００２−０１５７８１号公報
【特許文献３】特開２０００−０９２７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、複数個のモジュール電池で構成される組電池に上述した従来の電圧調整方法を用いると、組電池中の交換しないモジュール電池の電圧と交換用モジュール電池の電圧は近づいていくものの、モジュール電池の放電電流は容量調整用抵抗により決まるため、一般的容量調整用抵抗の抵抗値は、モジュール電池の大きさ、抵抗の発熱等からあまり小さくできず、非常に長い時間を要することとなる。特に、この傾向は容量の大きなモジュール電池ほど著しい。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、組電池の各モジュール電池の電池電圧を早く揃えられ組電池本来の電池性能を発揮させることできるモジュール電池の交換方法及び交換用モジュール電池の電圧調整装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、複数の二次電池を接続したモジュール電池が複数個接続された組電池中の一部のモジュール電池を別の交換用モジュール電池に取り替える際に、予め該交換用モジュール電池の電圧を、前記組電池中の交換しないモジュール電池の電圧値近傍に調整した後、前記各モジュール電池内の複数の二次電池間の容量調整を行うことを特徴とする。
【０００９】
第１の態様では、組電池中の一部のモジュール電池を別の交換用モジュール電池に取り替える際に、交換用モジュール電池の電圧を、組電池中の交換しないモジュール電池の電圧値近傍に調整し、各モジュール電池内の複数の二次電池間の容量調整を行うことにより、組電池全体の二次電池の電圧が比較的早く揃い、組電池本来の電池性能を発揮させることができる。このような二次電池の容量調整としては、例えば、二次電池（単電池）電圧検出回路で二次電池の電圧を検出した後、容量調整抵抗に当該電池電圧が高い二次電池の電流を流して放電させ、組電池を構成する各二次電池間の電圧差を少なくし、これを繰り返して組電池全体の電圧を平均値に揃えるようにすればよい。第１の態様において、交換用モジュール電池の調整電圧値を、組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧値とすれば、さらに早く組電池全体の電池電圧を揃えることができ、組電池本来の電池性能を発揮させることができる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、複数の二次電池を接続したモジュール電池が複数個接続された組電池中の一部のモジュール電池を別の交換用モジュール電池に取り替える際に、該交換用モジュール電池の電圧を調整する交換用モジュール電池の電圧調整装置において、前記交換用モジュール電池の電圧を測定する電圧測定手段と、前記電圧測定手段で測定された交換用モジュール電池の電圧と前記組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記交換用モジュール電池の電圧が前記組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧となるように、前記交換用モジュール電池の充電又は放電を行う充放電手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
第２の態様では、電圧測定手段により交換用モジュール電池の電圧が測定され、比較手段により電圧測定手段で測定された交換用モジュール電池の電圧と組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧とが比較される。組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧は、そのデータをマニュアルで比較手段に与えるようにしても、又は、組電池中の交換しないモジュール電池の電圧を測定し該測定電圧の平均電圧を演算する手段を更に備え、該手段が演算した平均電圧を比較手段に与えるようにしてもよい。そして、充放電手段により、比較手段の比較結果に基づいて、交換用モジュール電池の電圧が組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧となるように、交換用モジュール電池の充電又は放電が行われる。第２の態様によれば、電圧測定手段により測定された交換用モジュール電池の電圧を、比較手段により組電池の交換しないモジュール電池の電圧と比較して、充放電手段により交換用モジュール電池の充電又は放電を行わせるようにしたので、組電池中の交換しないモジュール電池の電池電圧を個々にすべてデジタルマルチメータ等で測定し、交換用モジュール電池の電池電圧も同様に測定、充電か放電かを判断、直流電源（充電）あるいは電子負荷（放電）により充電又は放電を行っていた従来の組電池中のモジュール電池の交換手順に対し、モジュール電池が多数ある場合でも、電圧測定に手間が掛からず、かつ、測定ミスや充放電調整ミスの発生を防止することができる。
【００１２】
第２の態様において、充放電手段による交換用モジュール電池の充電又は放電は、多段充電又は多段放電であることが好ましい。すなわち、二次電池の開回路電圧は、平衡状態にある二次電池の開放状態にある端子電圧を測定することによって求められ、二次電池の充電状態を反映しているので、交換用モジュール電池の充電又は放電を、段別充電又は段別放電することにより、休止時の電池電圧で調整でき電池電圧を正確に調整することが可能である。開回路電圧は、二次電池が、後どの程度電気量があるかを知る上で重要であるが、一般に、二次電池の端子電圧は充放電終了後には開回路電圧に向かって変化し、平衡状態に達するまでには長時間を有する。このため、多段充電又は多段放電の終了電圧を、その前の多段充電又は多段放電の充電休止電圧又は放電休止電圧から設定するようにすれば、開回路電圧を推定し、交換用モジュール電池の調整電圧を算出し、電圧調整が可能なため、短時間で調整することができる。本態様の電圧調整装置は、組電池が車載用である場合のように、容量の大きいモジュール電池の電圧調整に好適である。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の第１の態様によれば、組電池中の一部のモジュール電池を別の交換用モジュール電池に取り替える際に、交換用モジュール電池の電圧を、組電池中の交換しないモジュール電池の電圧値近傍に調整し、各モジュール電池内の複数の二次電池間の容量調整を行うことにより、組電池全体の二次電池の電圧が比較的早く揃い、組電池本来の電池性能を発揮させることができる、という効果を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の第２の態様によれば、電圧測定手段により測定された交換用モジュール電池の電圧を、比較手段により組電池の交換しないモジュール電池の電圧と比較して、充放電手段により交換用モジュール電池の充電又は放電を行わせるようにしたので、モジュール電池が多数ある場合でも、電圧測定に手間が掛からず、かつ、測定ミスや充放電調整ミスの発生を防止することができる、という効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係る組電池中のモジュール電池の交換方法及び交換用モジュール電池の電圧調整装置の実施の形態について説明する。
【００１６】
（基本原理）
まず、本実施形態の組電池中のモジュール電池の交換方法の基本原理について説明する。
【００１７】
図１及び図２に、８個のモジュール電池で構成される組電池のうち、１つのモジュール電池を交換した場合の各モジュール電池の放電電圧曲線を示す。なお、各モジュール電池は、例えば、リチウムイオン二次電池（単電池）が８個直列に接続されている。図１は、組電池を構成するモジュール電池の平均電圧２９．９０Ｖに対し、電池電圧が２９．８４Ｖの交換用モジュール電池を入れ替え、充放電したときの放電電圧曲線である。図１に示すように、ほぼ各モジュール電池の電池電圧が揃えられ約１３０分の放電がされており、組電池中のモジュール電池を、別の交換用モジュール電池に取り替える際、予め該交換用モジュール電池の電圧を、組電池中の交換しないモジュール電池の電圧値近傍に調整することにより組電池としての特性が得られる。
【００１８】
これに対し、図２は、同様に組電池を構成するモジュール電池の平均電圧２９．９０Ｖに対し、電池電圧が２８．９０Ｖの交換用モジュール電池を入れ替え、充放電したときの放電電圧曲線である。図２に示すように、交換用モジュール電池の電池電圧が低いため（組電池中の交換しないモジュール電池の電圧値近傍にないため）、早く放電終止電圧に達し、組電池全体としては約１１０分の放電しか得られていない。
【００１９】
図３及び図４は、８個のモジュール電池で構成される組電池のうち、１つのモジュール電池を交換し、組電池で容量調整した場合の回数と各モジュール電池の電池電圧を示したものである。図３に示すように、組電池を構成するモジュール電池の平均電圧３１．６７Ｖに対し、電池電圧が３１．３６Ｖの交換用モジュール電池を入れ替え、容量調整を繰り返したもので、３サイクルでモジュール電池間の電圧バラツキが２０ｍＶ以内になっている。
【００２０】
一方、図４は、同様に組電池を構成するモジュール電池の平均電圧３１．６７Ｖに対し、電池電圧が３０．２３Ｖの交換用モジュール電池を入れ替え、容量調整を繰り返したものでる。この例では、図３の場合に比べ、モジュール電池間の電圧バラツキが２０ｍＶ以内になるのに７サイクルの容量調整を要している。
【００２１】
従って、交換するモジュール電池の電池電圧を組電池中の交換しないモジュール電池の電圧値近傍に予め調整することにより、早く組電池全体の電池電圧が揃えられ、組電池全体として電池性能を発揮させることができる。更に、交換するモジュール電池の電池電圧を組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧に予め調整すれば、より早く組電池全体の電池電圧が揃えられ、組電池全体として電池性能を発揮させることができる。
【００２２】
（構成）
次に、交換用モジュール電池の電池電圧を調整する交換用モジュール電池の電圧調整装置の構成について説明する。
【００２３】
図５に示すように、本実施形態の電圧調整装置は、交換用モジュール電池１の両側端子それぞれに耐高電圧スイッチとしての機能を有する出力リレー４−１、４−２の一端が接続されている。出力リレー４−１の他端は、ダイオード９−１のカソードに接続されており、そこから分岐してダイオード９−２のアノードに接続されている。ダイオード９−２のカソード側には、交換用モジュール電池１からの放電電流を熱消費する放電電流制御抵抗３、交換用モジュール電池１を放電させるための放電スイッチ６、交換用モジュール電池１の放電電流を検出するための放電電流検出抵抗８がそれぞれ直列に接続されており、放電電流検出抵抗８の他端は出力リレー４−２の他端に接続されている。従って、出力リレー４−１、４−２及び放電スイッチ６をオン状態とすると、交換用モジュール電池１、出力リレー４−１、ダイオード９−２、放電電流制御抵抗３、放電スイッチ６、放電電流検出抵抗８、出力リレー４−２、交換用モジュール電池１の閉回路が形成され、交換用モジュール電池１からの放電電流が放電電流制御抵抗３で熱消費され、モジュール電池１の電圧を下げることができる。なお、出力リレー４−１、４−２、ダイオード９−２、放電電流制御抵抗３、放電スイッチ６、放電電流検出抵抗８は、充放電手段の一部として機能する。
【００２４】
一方、ダイオード９−１のアノード側は、モジュール電池１を充電するための充電スイッチ５を介して充電電源２の一端に接続されている。充電電源２の他端は、充電電源２からモジュール電池１への充電電流を検出するための充電電流検出抵抗７を介して出力リレー４−２の他端に接続されている。従って、出力リレー４−１、４−２及び充電スイッチ５をオン状態とすると、充電電源２、充電スイッチ５、ダイオード９−１、出力リレー４−１、交換用モジュール電池１、出力リレー４−２、充電電流検出抵抗７、充電電源２の閉回路が形成され、交換用モジュール電池１は充電電源２からの充電電流で充電され、モジュール電池１の電圧を上げることができる。なお、充電電源２、充電スイッチ５、ダイオード９−１、出力リレー４−１、４−２、交換用モジュール電池１、充電電流検出抵抗７は、充放電手段の一部として機能する。
【００２５】
また、電圧調整装置は、交換用モジュール電池１の電圧をサンプリングしデジタル電圧として取り込む（測定する）、電圧測定手段、比較手段及び充放電手段の一部としてのマイコン１０を備えている。マイコン１０は、通信線でテンキー等の入力装置１２、交換用モジュール電池１の充電、放電を実行（制御）する充放電手段の一部としての充電／放電制御部１１に接続されている。また、マイコン１０は、信号線で出力リレー４−１、４−２にも接続されている（不図示）。充電／放電制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ及びインターフェース（以下、Ｉ／Ｆと略称する。）を含んで構成されており、信号線で充電スイッチ５、放電スイッチ６、及び、充電電流検出抵抗７、放電電流検出抵抗８に接続されている。なお、充電／放電制御部１１は、マイコン１０のスレーブ（奴隷）コンピュータとして機能し、例えば、プログラマブル・ロジカル・コントローラ（ＰＬＣ）等で構成することができる。
【００２６】
（動作）
次に、フローチャートを参照して、本実施形態の電圧調整装置の動作について説明する。
【００２７】
マイコン１０のＣＰＵは、入力装置１２の図示しないスタートボタンが押下されると、交換用モジュール電池１の電圧を調整するための電圧調整ルーチンを実行する。図６に示すように、この電圧調整ルーチンでは、まず、ステップ１０２で、電圧調整対象の交換用モジュール電池１の開回路電圧を取り込み、次のステップ１０３において、正常な（交換用モジュール電池として機能可能な）モジュール電池か否かを判断する。異常なモジュール電池と判断した場合には、ステップ１０７で、交換用モジュール電池として機能しないものとみなして、例えば、赤色ＬＥＤを点灯させる等、操作者に交換用モジュール電池が異常であることを報知するＮＧ処理を実行して電圧調整ルーチンを終了する。
【００２８】
一方、ステップ１０３で正常なモジュール電池と判断した場合には、次のステップ１０４で、入力装置１２から交換用モジュール電池１の設定電圧のデータが入力されるまで待機し、設定電圧のデータが入力されると、当該設定電圧のデータを取り込む。次にステップ１０５では出力リレー４−１、４−２をＯＮ状態とし、次のステップ１０６において、ステップ１０２で測定した交換用モジュール電池１の電池電圧とステップ１０４で取り込んだ設定電圧とを比較し、交換用モジュール電池１の電池電圧が設定電圧より大きいときは、ステップ３００で放電処理サブルーチンを実行し、反対に設定電圧が交換用モジュール電池１の電池電圧より大きいときは、ステップ２００で交換用モジュール電池１の充電処理を行って、電圧調整ルーチンを終了する。
【００２９】
図７に示すように、放電処理サブルーチンでは、ステップ３０１で、充電／放電制御部１１に放電スイッチ６をＯＮ状態とさせる指示を出すことで、ダイオード９−２、充電電流制御抵抗３、放電スイッチ６及び放電電流検出抵抗８で構成される放電回路に交換用モジュール電池１から放電電流を流させる。これにより、休止状態にある交換用モジュール電池１からの放電が開始される。次に、ステップ３０２で交換用モジュール電池１の電池電圧を測定し、次のステップ３０３で交換用モジュール電池１の電池電圧が設定電圧に達したか否かの判断を行い、設定電圧に達していないときには、ステップ３０２へ戻り（交換用モジュール電池１の放電は継続される。）、設定電圧に達したときには、次のステップ３０４で上述した放電回路がＯＦＦ状態となるように充電／放電制御部１１に指示する。これにより、交換用モジュール電池１は、放電状態から休止状態となる。
【００３０】
次いで、ステップ３０５で交換用モジュール電池１の開回路電圧を測定し、次のステップ３０６で交換用モジュール電池１の電池電圧が設定電圧に達したか否かの判断を行い、肯定判断のときには、放電処理サブルーチンを終了し、否定判断のときには、次のステップ３０７で休止中の交換用モジュール電池１の電池電圧から放電終止電圧を算出する。続いて、ステップ３０８で充電／放電制御部１１に放電スイッチ６をＯＮ状態とさせる指示を出し、ステップ３０９、ステップ３１０で、交換用モジュール電池１の電池電圧がステップ３０７で算出した放電終止電圧となるまで交換用モジュール電池１の放電を行う。放電終止電圧に達した場合は、ステップ３０４へ戻り、放電回路を再びＯＦＦ状態とさせ交換用モジュール電池１の開回路電圧を測定する。これにより、交換用モジュール電池１は多段放電がなされ、交換用モジュール電池１からの放電電流は徐々に低下して行く。
【００３１】
なお、図６のステップ２００の充電処理も、同様に交換用モジュール電池１の（多段）充電の処理を行うものである。
【００３２】
図８は、本実施形態の電圧調整装置で交換用モジュール電池１の電池電圧を調整したときの調整時間、電圧、電流を示したものであり、約３３Ｖのモジュール電池を、設定電圧２４Ｖとして調整した実施例である。この例では、
１０Ａ放電終止電圧：２４．０Ｖ
休止電圧：２４．８Ｖ
５Ａ放電終止電圧：２４．０Ｖ
休止電圧：２４．４Ｖ
２Ａ放電終止電圧：２３．９Ｖ
休止電圧：２４．０Ｖ
となり、交換用モジュール電池１を設定電圧に調整することができた。
【００３３】
（作用等）
次に、本実施形態のモジュール電池の交換方法及び電圧調整装置の作用等について説明する。
【００３４】
本実施形態のモジュール電池の交換方法では、組電池中のモジュール電池を交換用モジュール電池１に取り替える際に、予め交換用モジュール電池１の電圧を入力装置１２で設定した設定電圧に調整することができる。この設定電圧は、上述したように、組電池中の交換しないモジュール電池の電圧値近傍とすることが好ましく、組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧値とすることが更に好ましい（図１〜図４参照）。設定電圧を組電池中の交換しないモジュール電池の電圧値近傍、とりわけ、組電池中の交換しないモジュール電池の平均電圧値とすれば、交換用モジュール電池１の電圧が、組電池中の交換しないモジュール電池の電圧値の近傍ないし同じなため、早い時期に組電池全体の二次電池の電圧が揃い、組電池全体としての電池性能を発揮させることができる。すなわち、モジュール電池は、一般に、モジュール電池を構成する二次電池毎に当該二次電池の容量を調整する容量調整回路を備えている。従って、本実施形態のモジュール電池の交換方法で交換用モジュール電池の電池電圧を調整することで、容量調整回路により、少ない容量調整回数で組電池全体の電池電圧が揃えられ、組電池全体としての電池性能を発揮させることができる。
【００３５】
また、本実施形態の電圧調整装置では、交換用モジュール電池１の電池電圧を測定し（ステップ１０２）、交換用モジュール電池１の電池電圧と設定電圧とを比較して（ステップ１０６）、交換用モジュール電池１の充電又は放電を行う（ステップ２００、３００）構成をハードウエア及びソフトウエアの双方で実現している。従来の組電池中のモジュール電池の交換方法では、組電池中の交換しないモジュール電池の電池電圧を、例えば、デジタルマルチメータで個々にすべて測定し、交換用モジュール電池の電池電圧も同様に測定して充電か放電かを判断し、直流電源（充電）あるいは負荷（放電）を交換用モジュール電池に接続することにより充電又は放電を行っていた。しかし、この交換方法では、モジュール電池が多数の組電池を取り扱う場合に、測定に手間が掛かると共に、測定ミスや測定ミス等から生じる電圧調整ミスが発生する。この点、本実施形態の電圧調整装置は、交換用モジュール電池１の電池電圧を、設定電圧（組電池の交換しないモジュール電池の電池電圧の平均電圧）と比較して、交換用モジュール電池１の充電又は放電を行うようにしたので、測定ミスや電圧調整ミスを回避することが可能である。
【００３６】
更に、本実施形態の電圧調整装置では、交換用モジュール電池の充電又は放電を、段別（多段）充電又は段別（多段）放電で行っている（ステップ３０４〜ステップ３１０）。二次電池の開回路電圧は、平衡状態にある二次電池の開放状態にある端子電圧を測定することによって求められ（ステップ３０５）、二次電池の充電状態を反映したものであるため、交換用モジュール電池１の充電又は放電を段別充電又は段別放電することで、休止時の電池電圧で調整され、電池電圧を正確に調整することができる。しかし、開回路電圧は二次電池が後どのくらい電気量があるかを知る上で重要なものであるが、一般に、二次電池の端子電圧は充放電終了後には開回路電圧に向かって変化し、平衡状態に達するまでには長時間を有する。このため、本実施形態の電圧調整装置では、交換用モジュール電池１の多段充電又は多段放電において、多段充電又は多段放電の終了電圧を、その前の多段充電又は多段放電の充電休止電圧又は放電休止電圧から設定している（ステップ３０４〜ステップ３１０）。これにより、開回路電圧を推定し、交換用バッテリ１の調整電圧を算出して電圧調整するため、短時間で交換用バッテリ１の電圧調整が可能となる。このような電圧調整装置は、二次電池当たりの容量の大きく、かつ、組電池を構成するモジュール電池の数も大きい、ＰＥＶ用やＨＥＶ用電池の交換の際に特に有効である。
【００３７】
なお、本実施形態では、入力装置１２から設定電圧を入力する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、図９に示すように、ＣＰＵ１０が、Ｉ／Ｆ１３を介して、組電池１５を構成するモジュール電池１４１〜１４ｎの電池電圧を読み込み（取り込み）、設定電圧を算出し、モジュール電池１の調整を開始するようにしてもよい。また、Ｉ／Ｆ１３を介して、組電池１５の制御部（不図示）と通信を行い、モジュール電池１４１〜１４ｎの電池電圧を取り込むようにしたり、組電池１５の制御部から設定電圧（モジュール電池１４１〜１４ｎの平均電圧）の報知を受けるようにしてもよい。このような電圧調整装置では、入力装置１２からの入力作業や確認作業が不要なため、操作者の手間を大幅に省くことができると共に、操作ミスから生じる電圧調整ミスもなくすことができる。
【００３８】
また、本実施形態の電圧調整装置では、充電／放電制御部１１にＰＬＣを例示したが、本発明はこれに限らず、マイコン１０と充電／放電制御部１１とを一体として構成するようにしてもよい。更に、図５では、電圧調整装置を構成する素子を例示したが、本発明はこれに限らず、種々の代替的な素子を用いることができる。例えば、充電電流検出抵抗７や放電電流検出抵抗８に代えて、ホール素子を用いたり、出力リレー４−１、４−２にアナログリレーに代えて、高電圧で作動可能なパワースイッチング素子を用いるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は組電池全体の電池電圧を早く揃えられ組電池本来の電池性能を発揮させることできるモジュール電池交換方法及び交換用モジュール電池の電圧調整装置を提供するため、モジュール電池ないし電圧調整装置の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】８個のモジュール電池で構成されモジュール電池の平均電圧が２９．９０Ｖの組電池のうち、１個のモジュール電池を電池電圧２９．８４Ｖの交換用モジュール電池と入れ替え、充放電したときの各モジュール電池の放電電圧曲線である。
【図２】８個のモジュール電池で構成されモジュール電池の平均電圧が２９．９０Ｖの組電池のうち、１個のモジュール電池を電池電圧２８．９０Ｖの交換用モジュール電池と入れ替え、充放電したときの各モジュール電池の放電電圧曲線である。
【図３】８個のモジュール電池で構成されモジュール電池の平均電圧が３１．６７Ｖの組電池のうち、１個のモジュール電池を電池電圧３１．３６Ｖの交換用モジュール電池と入れ替え充放電したときに、モジュール電池間の電圧バラツキが２０ｍＶ以内となる容量調整回数と各モジュール電池の電池電圧とを示す特性線図である。
【図４】８個のモジュール電池で構成されモジュール電池の平均電圧が３１．６７Ｖの組電池のうち、１個のモジュール電池を電池電圧３０．２３Ｖの交換用モジュール電池と入れ替え充放電したときに、モジュール電池間の電圧バラツキが２０ｍＶ以内となる容量調整回数と各モジュール電池の電池電圧とを示す特性線図である。
【図５】本発明が適用可能な実施形態の交換用モジュール電池の電圧調整装置のブロック回路図である。
【図６】実施形態の交換用モジュール電池の電圧調整装置のマイコンが実行する電圧調整ルーチンのフローチャートである。
【図７】電圧調整ルーチンの放電処理の詳細を示す放電処理サブルーチンのフローチャートである。
【図８】本実施形態の電圧調整装置で交換用モジュール電池の電池電圧を調整したときの調整時間、電圧、電流を示す特性線図である。
【図９】本発明が適用可能な他の実施形態の交換用モジュール電池の電圧調整装置のブロック回路図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  交換用モジュール電池
２  充電電源（充放電手段の一部）
６  放電電流制御抵抗（充放電手段の一部）
１０  マイコン（電圧測定手段、比較手段、充放電手段の一部）
１１  充電／放電制御部（充放電手段の一部）
１５  組電池
１４１、１４２、１４ｎ  モジュール電池
【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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