(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電素子の状態を推定する状態推定装置であって、
前記複数の蓄電素子の各電圧をそれぞれ検出する電圧検出部と、
前記複数の蓄電素子のうち少なくとも２つの蓄電素子の充電量差を推定する推定部と、を備え、
前記複数の蓄電素子に対する定電流充電中の基準時刻Ｔ０において、前記２つの蓄電素子のうち相対的に電圧が低い蓄電素子を低電圧蓄電素子とし、相対的に電圧が高い蓄電素子を高電圧蓄電素子とした場合において、
前記推定部は、
前記電圧検出部によって検出された前記基準時刻Ｔ０における前記低電圧蓄電素子の電圧を特定電圧Ｖ０として設定する特定電圧設定処理と、
前記高電圧蓄電素子の電圧が前記特定電圧Ｖ０となる時刻を取得する時刻取得処理と、
前記基準時刻Ｔ０と、前記時刻取得処理で取得した時刻と、前記定電流充電時に前記複数の蓄電素子に流れる電流と、に基づいて、前記少なくとも２つの蓄電素子の充電量差を推定する充電量差推定処理と、を実行する状態推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の状態推定装置であって、
前記複数の蓄電素子は、３つ以上の蓄電素子であり、
前記複数の蓄電素子のうち前記基準時刻Ｔ０における電圧が最も低い蓄電素子を最低電圧蓄電素子とした場合において、
前記推定部は、
前記特定電圧設定処理において、前記最低電圧蓄電素子の電圧を前記特定電圧Ｖ０として設定し、
前記時刻取得処理において、前記複数の蓄電素子のうち前記最低電圧蓄電素子以外の蓄電素子の各電圧が前記特定電圧Ｖ０となる各時刻をそれぞれ取得し、
前記充電量差推定処理において、前記基準時刻Ｔ０と、前記時刻取得処理で取得した各時刻と、前記定電流充電時に前記複数の蓄電素子に流れる電流とに基づいて、前記複数の蓄電素子間の充電量差を推定する状態推定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の状態推定装置であって、
前記推定部は、
前記基準時刻Ｔ０と、前記時刻取得処理で取得した各時刻との時間差をそれぞれ算出する時間差算出処理を実行し、
前記充電量差推定処理において、前記時間差算出処理によって算出された各時間差に基づいて、前記最低電圧蓄電素子と、前記最低電圧蓄電素子以外の蓄電素子との充電量差をそれぞれ推定する状態推定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の状態推定装置であって、
前記複数の蓄電素子は、３つ以上の蓄電素子であり、
前記複数の蓄電素子のうち前記基準時刻Ｔ０における電圧が最も高い蓄電素子を最高電圧蓄電素子とした場合において、
前記推定部は、
前記特定電圧設定処理において、前記複数の蓄電素子のうち前記最高電圧蓄電素子以外の蓄電素子の各電圧を前記特定電圧Ｖ０としてそれぞれ設定し、
前記時刻取得処理において、前記最高電圧蓄電素子の電圧が、前記特定電圧設定処理によって設定された各特定電圧Ｖ０となる各時刻をそれぞれ取得し、
前記充電量差推定処理において、前記基準時刻Ｔ０と、前記時刻取得処理で取得した各時刻と、前記定電流充電時に前記複数の蓄電素子に流れる電流とに基づいて、前記複数の蓄電素子間の充電量差を推定する状態推定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の状態推定装置であって、
前記複数の蓄電素子のうち前記基準時刻Ｔ０における電圧が最も低い蓄電素子を最低電圧蓄電素子とした場合において、
前記推定部は、
前記最高電圧蓄電素子の電圧が前記最低電圧蓄電素子の前記特定電圧Ｖ０となる時刻Ｔ１と前記基準時刻Ｔ０との時間差、及び前記時刻Ｔ１と前記時刻取得処理で取得した前記時刻Ｔ１以外の各時刻との時間差をそれぞれ算出する時間差算出処理を実行し、
前記充電量差推定処理において、前記時間差算出処理によって算出された各時間差に基づいて、前記最低電圧蓄電素子と、前記複数の蓄電素子のうち前記最低電圧蓄電素子以外の蓄電素子との充電量差をそれぞれ推定する状態推定装置。
【請求項６】
前記複数の蓄電素子と、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の状態推定装置と、を備える蓄電素子モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の蓄電素子モジュールと、
前記蓄電素子モジュールからの電力が供給される車両負荷と、を備える車両。
【請求項８】
複数の蓄電素子の状態を推定する状態推定方法であって、
前記複数の蓄電素子に対する定電流充電中の基準時刻Ｔ０において、
前記複数の蓄電素子における少なくとも２つの蓄電素子のうち相対的に電圧が低い蓄電素子を低電圧蓄電素子とし、相対的に電圧が高い蓄電素子を高電圧蓄電素子とした場合において、
前記基準時刻Ｔ０における前記低電圧蓄電素子の電圧を特定電圧Ｖ０として設定する特定電圧設定処理と、
前記高電圧蓄電素子の電圧が前記特定電圧Ｖ０となる時刻を取得する時刻取得処理と、
前記基準時刻Ｔ０と、前記時刻取得処理で取得した時刻と、前記定電流充電時に前記複数の蓄電素子に流れる電流とに基づいて、前記少なくとも２つの蓄電素子の充電量差を推定する充電量差推定処理と、を含む状態推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される技術は、状態推定装置、蓄電素子モジュール、車両、及び状態推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の蓄電素子を直列に接続した組電池においては、各蓄電素子の初期容量の差や劣化度の差などに起因して、各蓄電素子の充電量にばらつき（充電量差）が生じる場合がある。蓄電素子に充電量差が生じると、充電時において、相対的に充電量の大きい蓄電素子が過電圧になる事態が懸念される。このため、従来から、蓄電素子の充電量差を推定し、この充電量差に基づいて、各蓄電素子を放電（又は充電）することにより、充電量を均等化する技術が知られている（下記特許文献１）。特許文献１には、各蓄電素子の電圧が特定電圧に到達した時刻をそれぞれ取得し、その時間差に基づいて充電量差を推定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４１４５２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、上記特許文献１の方法では、特定電圧が任意の固定値で設定されている。このため、特定電圧の設定値によっては、蓄電素子の電圧が特定電圧に到達しない場合があり、その蓄電素子に係る充電量差を推定できないという問題がある。
【０００５】
本明細書では、蓄電素子の充電量差をより確実に推定することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書によって開示される技術は、複数の蓄電素子の状態を推定する状態推定装置であって、前記複数の蓄電素子の各電圧をそれぞれ検出する電圧検出部と、前記複数の蓄電素子のうち少なくとも２つの蓄電素子の充電量差を推定する推定部と、を備え、前記複数の蓄電素子に対する定電流充電中の基準時刻Ｔ０において、前記２つの蓄電素子のうち相対的に電圧が低い蓄電素子を低電圧蓄電素子とし、相対的に電圧が高い蓄電素子を高電圧蓄電素子とした場合において、前記推定部は、前記電圧検出部によって検出された前記基準時刻Ｔ０における前記低電圧蓄電素子の電圧を特定電圧Ｖ０として設定する特定電圧設定処理と、前記高電圧蓄電素子の電圧が前記特定電圧Ｖ０となる時刻を取得する時刻取得処理と、前記基準時刻Ｔ０と、前記時刻取得処理で取得した時刻と、前記定電流充電時に前記複数の蓄電素子に流れる電流と、に基づいて、前記少なくとも２つの蓄電素子の充電量差を推定する充電量差推定処理と、を実行する構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本明細書によって開示される技術によれば、蓄電素子の充電量差をより確実に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１における充電システムを示すブロック図
【図２】放電回路の回路図
【図３】二次電池のＳＯＣ−ＯＣＶ相関特性を示す図
【図４】均等化制御の処理を示すフローチャート図
【図５】定電流充電末期における二次電池の電圧値の時間変化を示す図
【図６】実施形態２における均等化制御の処理を示すフローチャート図
【図７】実施形態２における定電流充電末期における二次電池の電圧値の時間変化を示す図
【図８】実施形態３における自動車を示す図
【図９】実施形態３におけるバッテリモジュールを示すブロック図
【図１０】バッテリモジュールを示す斜視図
【図１１】バッテリモジュールを示す分解斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本実施形態の概要）
初めに、本実施形態にて開示する技術の概要について説明する。
本明細書により開示される状態推定装置は、複数の蓄電素子の状態を推定する状態推定装置であって、前記複数の蓄電素子の各電圧をそれぞれ検出する電圧検出部と、前記複数の蓄電素子のうち少なくとも２つの蓄電素子の充電量差を推定する推定部と、を備え、前記複数の蓄電素子に対する定電流充電中の基準時刻Ｔ０において、前記２つの蓄電素子のうち相対的に電圧が低い蓄電素子を低電圧蓄電素子とし、相対的に電圧が高い蓄電素子を高電圧蓄電素子とした場合において、前記推定部は、前記電圧検出部によって検出された前記基準時刻Ｔ０における前記低電圧蓄電素子の電圧を特定電圧Ｖ０として設定する特定電圧設定処理と、前記高電圧蓄電素子の電圧が前記特定電圧Ｖ０となる時刻を取得する時刻取得処理と、前記基準時刻Ｔ０と、前記時刻取得処理で取得した時刻と、前記定電流充電時に前記複数の蓄電素子に流れる電流と、に基づいて、前記少なくとも２つの蓄電素子の充電量差を推定する充電量差推定処理と、を実行するものとされる。
【００１０】
２つの蓄電素子のうち電圧が低い蓄電素子の電圧を特定電圧として設定すれば、他方の蓄電素子（相対的に電圧が高い蓄電素子）については、既に特定電圧に到達していることから、特定電圧に到達した時刻を確実に取得することができる。これにより、２つの蓄電素子について、特定電圧に到達した時刻の時間差を算出することができ、その時間差に基づいて、充電量差をより確実に推定することができる。なお、上述した定電流充電中の基準時刻Ｔ０とは、定電流充電終了時の時刻も含まれる。ところで、定電圧充電時には、各蓄電素子に流れる電流が時々刻々と変化する。そのため、各蓄電素子においては、特定電圧に到達した時の電流値がそれぞれ異なる値となり、同じ充電状態で特定電圧に到達したとは言えない。したがって、定電圧充電では、各蓄電素子が特定電圧に到達した時刻の時間差に基づいて充電量差を推定することが困難となる。一方、定電流充電であれば、各蓄電素子が特定電圧に到達した時の電流値が同じであり、各蓄電素子が同じ充電状態で特定電圧に到達したと考えることができる。そのため、各蓄電素子が特定電圧に到達した時刻の時間差に、定電流充電の電流値を乗算することで、各蓄電素子の充電量差を推定することができる。つまり、本明細書によって開示される技術は、定電流充電を行う際に適用することが可能である。
【００１１】
また、本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記複数の蓄電素子は、３つ以上の蓄電素子であり、前記複数の蓄電素子のうち前記基準時刻Ｔ０における電圧が最も低い蓄電素子を最低電圧蓄電素子とした場合において、前記推定部は、前記特定電圧設定処理において、前記最低電圧蓄電素子の電圧を前記特定電圧Ｖ０として設定し、前記時刻取得処理において、前記複数の蓄電素子のうち前記最低電圧蓄電素子以外の蓄電素子の各電圧が前記特定電圧Ｖ０となる各時刻をそれぞれ取得し、前記充電量差推定処理において、前記基準時刻Ｔ０と、前記時刻取得処理で取得した各時刻と、前記定電流充電時に前記複数の蓄電素子に流れる電流とに基づいて、前記複数の蓄電素子間の充電量差を推定する構成としてもよい。このような構成とすれば、基準時刻Ｔ０における電圧が最も低い蓄電素子の電圧を特定電圧とすれば、複数の蓄電素子の各々について、特定電圧に到達した時刻を確実に取得することができる。
【００１２】
また、本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記推定部は、前記基準時刻Ｔ０と、前記時刻取得処理で取得した各時刻との時間差をそれぞれ算出する時間差算出処理を実行し、前記充電量差推定処理において、前記時間差算出処理によって算出された各時間差に基づいて、前記最低電圧蓄電素子と、前記最低電圧蓄電素子以外の蓄電素子との充電量差をそれぞれ推定する構成としてもよい。このような構成とすれば、最低電圧蓄電素子を基準とした各蓄電素子の充電量差をそれぞれ推定することができる。
【００１３】
また、本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記複数の蓄電素子は、３つ以上の蓄電素子であり、前記複数の蓄電素子のうち前記基準時刻Ｔ０における電圧が最も高い蓄電素子を最高電圧蓄電素子とした場合において、前記推定部は、前記特定電圧設定処理において、前記複数の蓄電素子のうち前記最高電圧蓄電素子以外の蓄電素子の各電圧を前記特定電圧Ｖ０としてそれぞれ設定し、前記時刻取得処理において、前記最高電圧蓄電素子の電圧が、前記特定電圧設定処理によって設定された各特定電圧Ｖ０となる各時刻をそれぞれ取得し、前記充電量差推定処理において、前記基準時刻Ｔ０と、前記時刻取得処理で取得した各時刻と、前記定電流充電時に前記複数の蓄電素子に流れる電流とに基づいて、前記複数の蓄電素子間の充電量差を推定する構成としてもよい。
【００１４】
蓄電素子の電圧が特定電圧Ｖ０となる時刻を取得するためには、蓄電素子における電圧の時間変化を記憶しておく必要がある。上記構成では、最も電圧が高い蓄電素子の電圧の時間変化のみを記憶すればよいため、記憶するデータ量をより少なくすることができる。
【００１５】
また、本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記複数の蓄電素子のうち前記基準時刻Ｔ０における電圧が最も低い蓄電素子を最低電圧蓄電素子とした場合において、前記推定部は、前記最高電圧蓄電素子の電圧が前記最低電圧蓄電素子の前記特定電圧Ｖ０となる時刻Ｔ１と前記基準時刻Ｔ０との時間差、及び前記時刻Ｔ１と前記時刻取得処理で取得した前記時刻Ｔ１以外の各時刻との時間差をそれぞれ算出する時間差算出処理を実行し、前記充電量差推定処理において、前記時間差算出処理によって算出された各時間差に基づいて、前記最低電圧蓄電素子と、前記複数の蓄電素子のうち前記最低電圧蓄電素子以外の蓄電素子との充電量差をそれぞれ推定する構成としてもよい。このような構成とすれば、最低電圧蓄電素子を基準とした各蓄電素子の充電量差をそれぞれ推定することができる。
【００１６】
また、本明細書により開示される蓄電素子モジュールは、前記複数の蓄電素子と、前記状態推定装置と、を備える構成とした。
【００１７】
また、本明細書により開示される車両は、前記蓄電素子モジュールと、前記蓄電素子モジュールからの電力が供給される車両負荷と、を備える構成とした。
【００１８】
また、本明細書により開示される状態推定方法は、複数の蓄電素子の状態を推定する状態推定方法であって、前記複数の蓄電素子に対する定電流充電中の基準時刻Ｔ０において、前記複数の蓄電素子における少なくとも２つの蓄電素子のうち相対的に電圧が低い蓄電素子を低電圧蓄電素子とし、相対的に電圧が高い蓄電素子を高電圧蓄電素子とした場合において、前記基準時刻Ｔ０における前記低電圧蓄電素子の電圧を特定電圧Ｖ０として設定する特定電圧設定処理と、前記高電圧蓄電素子の電圧が前記特定電圧Ｖ０となる時刻を取得する時刻取得処理と、前記基準時刻Ｔ０と、前記時刻取得処理で取得した時刻と、前記定電流充電時に前記複数の蓄電素子に流れる電流とに基づいて、前記少なくとも２つの蓄電素子の充電量差を推定する充電量差推定処理と、を含む構成とした。
【００１９】
また、本明細書により開示される技術は、例えば、複数の蓄電素子の状態を推定するためのコンピュータプログラムに適用することも可能である。
【００２０】
＜実施形態１＞
本明細書で開示される技術を充電システム１０に適用した実施形態１について図１から図５を参照して説明する。
１．充電システム１０の構成
充電システム１０は、図１に示すように、組電池３０と、組電池３０を管理する電池管理装置５０（以下ＢＭ）と、組電池３０を充電するための充電器１１と、を備える。
【００２１】
組電池３０は、直列接続された複数の二次電池３１を備えている。ＢＭ５０は、図１に示すように、制御部６０と、放電回路７０と、電圧検出回路８０と、電流センサ４０と、温度センサ９５と、を備える。放電回路７０は、各二次電池３１にそれぞれ設けられている。放電回路７０は、図２に示すように、放電抵抗Ｒと放電スイッチＳＷとを備え、二次電池３１に対して並列に接続されている。制御部６０から指令を与えて、放電スイッチＳＷをオンすることで二次電池３１を個別に放電することが出来る。
【００２２】
電圧検出回路８０は、図１に示すように、検出ラインを介して、各二次電池３１の両端にそれぞれ接続され、制御部６０からの指示に応答して、各二次電池３１の電圧をそれぞれ測定する機能を果たす。温度センサ９５は接触式又は非接触式のものとされ、二次電池３１の温度を測定する機能を果たす。なお、二次電池３１が「蓄電素子」の一例であり、ＢＭ５０は「状態推定装置」の一例である。また、電圧検出回路８０が「電圧検出部」の一例である。
【００２３】
電流センサ４０は、二次電池３１に流れる電流を検出する機能を果たす。電流センサ４０は、二次電池３１の電流値を一定周期で計測し、計測した電流計測値のデータを、制御部６０に対して送信する構成となっている。二次電池３１及び電流センサ４０は、配線３５を介して直列に接続されており、充電器１１に接続される。
【００２４】
制御部６０は中央処理装置（以下、ＣＰＵ）６１と、メモリ６３と、計時部６４と、を含む。制御部６０は、放電回路７０を制御して、各二次電池３１の充電量を均等化する機能を果たす。なお、ここで言う「均等化」とは、各二次電池３１の充電量を等しくする場合に加え、二次電池３１間の充電量の差を小さくする場合を含む。なお、制御部６０が「推定部」の一例である。
【００２５】
メモリ６３には、二次電池３１の充電量を均等化する処理を実行するためのコンピュータプログラム（後述する「均等化制御の実行シーケンス」）などが記憶されている。計時部６４は、組電池３０の充電時の時刻を計時する機能を果たす。また、充電システム１０は、上記構成の他に作業者からの入力を受け付ける操作部（図示せず）、二次電池３１の状態等を表示する表示部（図示せず）を備える。
【００２６】
二次電池３１は、例えば、正極活物質にリン酸鉄リチウム(LiFePO4)、負極活物質にグラファイトを用いたリン酸鉄系のリチウムイオン二次電池とされる。図３に二次電池３１のＳＯＣ−ＯＣＶ相関特性を示す。二次電池３１は、図３に示すように、ＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が相対的に低い低変化領域と、相対的に高い高変化領域とを有している。
【００２７】
具体的には、二次電池３１は、図３に示すように、ＳＯＣが１０％未満である充電初期（放電末期）、及びＳＯＣが９０％以上である充電末期においてＳＯＣの増加に対してＯＣＶ（開放電圧）が急激に上昇する領域（高変化領域）を有する。また、二次電池３１は、ＳＯＣが１０％以上９０％未満である充電中期（放電中期）においてＳＯＣの増加に対してＯＣＶが略一定である領域（低変化領域、プラトー領域）を有する。
【００２８】
このような特性を有する複数の二次電池３１において充電量差（残存容量の差）があると、充電末期に相対的に充電量の大きい二次電池３１が過電圧となり、劣化する可能性がある。このため、組電池３０に対しては、例えば、出荷前などに均等化制御が行われる場合がある。
【００２９】
なお、各二次電池３１の電圧を個別に制御可能な設備を用いて組電池３０を充電する場合には、特定の二次電池３１が過電圧となる事態を抑制することができる。しかしながら、このような設備を用いずに、組電池３０を用いる事態も想定される。二次電池３１の充電量を均等化しておけば、二次電池３１の各電圧を個別に制御可能な設備を備えていない場合であっても、二次電池３１が過電圧となる事態を抑制することができる。
【００３０】
２．均等化制御の実行シーケンス
次に組電池３０に対する均等化制御に係る実行シーケンスを説明する。図４に示す均等化制御に係る実行シーケンスは、Ｓ１０〜Ｓ９０のステップから構成されている。具体的には、本実施形態では、組電池３０へ定電流充電を行った後、二次電池３１の充電量差を推定し、その充電量差に基づいて、均等化処理を行う。なお、均等化制御は、例えば、出荷する前の組電池３０に対して実行されるが、均等化制御を行うタイミングは出荷前に限定されない。また、以下の説明では、組電池３０が４つの二次電池３１を備える場合を例示する。
【００３１】
＜定電流充電時の処理＞
図４に示すように、例えば、作業者によって組電池３０が充電器１１に接続され、充電器１１から組電池３０への定電流充電が開始される（Ｓ１０）と、ＣＰＵ６１は、各二次電池３１の電圧値をメモリ６３に記憶する（Ｓ２０）。具体的には、ＣＰＵ６１は、計時部６４によって計時された時刻（例えば、定電流充電開始時を基準とした時刻）と、当該時刻における各二次電池３１の電圧値とを対応付けてメモリ６３に記憶する。そして、充電器１１から組電池３０への定電流充電が終了する（Ｓ３０）と、各二次電池３１の電圧値の記憶を終了する（Ｓ４０）。
【００３２】
Ｓ５０〜Ｓ８０のステップでは、Ｓ４０で記憶した電圧値に基づいて複数の二次電池３１の充電量差を推定する処理（状態推定方法）を実行する。Ｓ５０〜Ｓ８０のステップについては、４つの二次電池３１の電圧値の時間変化の一例（図５参照）を用いて説明を行う。図５では、定電流充電末期における二次電池３１の電圧値の時間変化を示している。なお、図５に示す各数値は一例であり、これに限定されるものではない。また、図５では、４つの二次電池３１の電圧（ひいては充電量）が各々異なるものを例示している。以下の説明では、４つの二次電池３１について、電圧が高い順番に符号３１Ａ〜３１Ｄを付して区別するものとする。
【００３３】
＜特定電圧設定処理＞
次に、ＣＰＵ６１は、定電流充電終了時の時刻（以下、基準時刻Ｔ０、図５参照）において、電圧が最も低い二次電池３１Ｄの電圧を特定電圧Ｖ０（図５では、例えば３．５２９Ｖ）として設定する（Ｓ５０）。なお、二次電池３１Ｄが「最低電圧蓄電素子」及び「低電圧蓄電素子」の一例である。また、二次電池３１Ａ〜３１Ｃの各々が「高電圧蓄電素子」の一例である。そして、基準時刻Ｔ０が「定電流充電中の基準時刻」の一例である。なお、本実施形態では、最も電圧の高い二次電池３１Ａの電圧が３．６１Ｖになることを充電終了の条件としているが、これに限定されるものではない。
【００３４】
＜時刻取得処理＞
次に、ＣＰＵ６１は、二次電池３１Ｄ以外の二次電池３１Ａ〜３１Ｃの各電圧が特定電圧Ｖ０となる各時刻Ｔ１〜Ｔ３をそれぞれ取得する（Ｓ６０）。
【００３５】
＜時間差算出処理＞
次に、ＣＰＵ６１は、基準時刻Ｔ０と、時刻取得処理で取得した各時刻Ｔ１〜Ｔ３との時間差ＤＴ１〜ＤＴ３をそれぞれ算出する（Ｓ７０）。時間差ＤＴ１〜ＤＴ３は、以下の（１）式から（３）式によってそれぞれ算出される。
【００３６】
時間差ＤＴ１＝時刻Ｔ０−時刻Ｔ１・・・・・・・・・（１）式
時間差ＤＴ２＝時刻Ｔ０−時刻Ｔ２・・・・・・・・・（２）式
時間差ＤＴ３＝時刻Ｔ０−時刻Ｔ３・・・・・・・・・（３）式
【００３７】
＜充電量差推定処理＞
次に、ＣＰＵ６１は、時間差ＤＴ１〜ＤＴ３に基づいて、二次電池３１Ｄと、二次電池３１Ａ〜３１Ｃとの充電量差をそれぞれ推定する（Ｓ８０）。充電量差は、時間差に充電電流を乗算することで求めることができる。具体的には、二次電池３１Ｄと二次電池３１Ａの充電量差をＤＣ１、二次電池３１Ｄと二次電池３１Ｂの充電量差をＤＣ２、二次電池３１Ｄと二次電池３１Ｃの充電量差をＤＣ３とした場合において、充電量差ＤＣ１〜ＤＣ３を、以下の（４）式から（６）式によってそれぞれ算出する。
【００３８】
充電量差ＤＣ１＝時間差ＤＴ１＊充電電流ＺＩ・・・・・・・・・（４）式
充電量差ＤＣ２＝時間差ＤＴ２＊充電電流ＺＩ・・・・・・・・・（５）式
充電量差ＤＣ３＝時間差ＤＴ３＊充電電流ＺＩ・・・・・・・・・（６）式
上記（４）式〜（６）式において、充電電流ＺＩは、定電流充電時において組電池３０に流れる電流であり、例えば、電流センサ４０で計測されたものである。
【００３９】
＜均等化処理＞
次に、ＣＰＵ６１は、放電回路７０を動作させることで各二次電池３１の充電量を均等化する（Ｓ９０）。具体的には、ＣＰＵ６１は、各充電量差ＤＣ１〜ＤＣ３及び、予め設定された放電電流に基づいて、二次電池３１Ａ〜３１Ｃの放電時間をそれぞれ算出し、二次電池３１Ａ〜３１Ｃに対応する放電スイッチＳＷを放電時間だけオンすることで個別に放電する。これにより、二次電池３１Ａ〜３１Ｃを放電することで、これらの充電量が二次電池３１Ｄの充電量と等しくなる。
【００４０】
３．本実施形態の効果
次に本実施形態の効果について説明する。上述したように、基準時刻Ｔ０における電圧が最も低い二次電池３１Ｄの電圧を特定電圧Ｖ０として設定すれば、二次電池３１Ｄよりも電圧が高い他の二次電池３１Ａ〜３１Ｃについては、既に特定電圧Ｖ０に到達していることから、特定電圧Ｖ０に到達した時刻Ｔ１〜Ｔ３を確実に取得することができる。これにより、特定電圧Ｖ０に到達した時刻Ｔ１〜Ｔ３に係る時間差ＤＴ１〜ＤＴ３を確実に取得することができ、その時間差ＤＴ１〜ＤＴ３に基づいて、複数の二次電池３１間の充電量差ＤＣ１〜ＤＣ３を推定することができる。
【００４１】
なお、仮に特定電圧を固定値とした場合には、次のような問題点が懸念される。例えば、特定電圧を比較的高い固定値（例えば、図５に示す３．５５Ｖ）で設定した場合には、電圧の低い二次電池３１（例えば、二次電池３１Ｄ）は、その特定電圧まで到達しない。この結果、二次電池３１Ｄと他の二次電池３１の充電量差を推定することができない。このような事態を考慮して、特定電圧をより低い固定値（例えば、図５に示す３．４５Ｖ）で設定すれば、各二次電池３１の電圧差が殆ど現れず、充電量差を推定することが困難となる。これに対して、本実施形態では、定電流充電を行い測定された電圧値に基づいて、上述の通り最適な特定電圧Ｖ０を設定しているから、複数の二次電池３１について、充電量差を確実に推定することができる。
【００４２】
＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図６から図７によって説明する。本実施形態では、実施形態１に対して、均等化制御に係る実行シーケンスが異なる。なお、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。図６に示す均等化制御に係る実行シーケンスは、Ｓ１１０〜Ｓ２００のステップから構成されている。また、以下の説明では、充電末期における４つの二次電池３１（符号３１Ａ〜３１Ｄ）の電圧値の時間変化の一例（図７参照）を用いて説明を行う。
【００４３】
＜定電流充電時の処理＞
図６に示すように、作業者によって組電池３０が充電器１１に接続され、充電器１１から組電池３０への定電流充電が開始される（Ｓ１１０）と、ＣＰＵ６１は、電圧が最も高い二次電池３１Ａの電圧値をメモリ６３に記憶する（Ｓ１２０）。また、ＣＰＵ６１は、二次電池３１Ｂ〜３１Ｄについては、定電流充電終了直前の電圧のみをメモリ６３に記憶する（Ｓ１３０）。そして、充電器１１から組電池３０への定電流充電が終了する（Ｓ１４０）と、二次電池３１Ａの電圧値の記憶を終了する（Ｓ１５０）。
【００４４】
＜特定電圧設定処理＞
次に、ＣＰＵ６１は、定電流充電終了時の時刻である基準時刻Ｔ０（図７参照）における二次電池３１Ｂ〜３１Ｄ（二次電池３１Ａ以外の二次電池）の各電圧を特定電圧Ｖ０として、それぞれ設定する（Ｓ１６０）。なお、二次電池３１Ａが「最高電圧蓄電素子」及び「高電圧蓄電素子」の一例である。また、二次電池３１Ｂ〜３１Ｃの各々が「低電圧蓄電素子」の一例であり、二次電池３１Ｄが「最低電圧蓄電素子」及び「低電圧蓄電素子」の一例である。
【００４５】
＜時刻取得処理＞
次に、ＣＰＵ６１は、二次電池３１Ａの電圧が各特定電圧Ｖ０となる各時刻（時刻Ｔ１，Ｔ４，Ｔ５）をそれぞれ取得する（Ｓ１７０）。図７に示す時刻Ｔ１は、二次電池３１Ａの電圧が、基準時刻Ｔ０における二次電池３１Ｄの電圧（二次電池３１Ｄに係る特定電圧Ｖ０）となる時刻である。つまり、時刻Ｔ１（第１時刻）は、「最高電圧蓄電素子の電圧が最低電圧蓄電素子の特定電圧Ｖ０となる時刻」の一例である。また、図７に示す時刻Ｔ４は、二次電池３１Ａの電圧が、基準時刻Ｔ０における二次電池３１Ｃの電圧（二次電池３１Ｃに係る特定電圧Ｖ０）となる時刻である。また、図７に示す時刻Ｔ５は、二次電池３１Ａの電圧が、基準時刻Ｔ０における二次電池３１Ｂの電圧（二次電池３１Ｂに係る特定電圧Ｖ０）となる時刻である。
【００４６】
＜時間差算出処理＞
次に、ＣＰＵ６１は、時刻Ｔ１と、基準時刻Ｔ０、時刻Ｔ５、時刻Ｔ４との時間差ＤＴ４〜ＤＴ６をそれぞれ算出する（Ｓ１８０）。つまり、本実施形態では、時刻Ｔ１を基準とした時間差を算出する。時間差ＤＴ４〜ＤＴ６は、以下の（７）式から（９）式によってそれぞれ算出される。なお、時刻Ｔ５及び時刻Ｔ４はそれぞれ「時刻取得処理で取得した時刻Ｔ１以外の時刻」の一例である。
【００４７】
ＤＴ４＝Ｔ０−Ｔ１・・・・・・・・・（７）式
ＤＴ５＝Ｔ５−Ｔ１・・・・・・・・・（８）式
ＤＴ６＝Ｔ４−Ｔ１・・・・・・・・・（９）式
【００４８】
＜充電量差推定処理＞
次に、ＣＰＵ６１は、時間差ＤＴ４〜ＤＴ６と、充電電流に基づいて、二次電池３１Ｄと、二次電池３１Ａ〜３１Ｃとの充電量差をそれぞれ推定する（Ｓ１９０）。具体的には、二次電池３１Ｄと二次電池３１Ａの充電量差をＤＣ４、二次電池３１Ｄと二次電池３１Ｂの充電量差をＤＣ５、二次電池３１Ｄと二次電池３１Ｃの充電量差をＤＣ６とした場合において、充電量差ＤＣ４〜ＤＣ６を以下の（１０）式から（１２）式によってそれぞれ算出する。
【００４９】
充電量差ＤＣ４＝時間差ＤＴ４＊充電電流ＺＩ・・・・・・・・・（１０）式
充電量差ＤＣ５＝時間差ＤＴ５＊充電電流ＺＩ・・・・・・・・・（１１）式
充電量差ＤＣ６＝時間差ＤＴ６＊充電電流ＺＩ・・・・・・・・・（１１）式
【００５０】
＜均等化処理＞
次に、ＣＰＵ６１は、放電回路７０を動作させることで各二次電池３１の充電量を均等化する（Ｓ２００）。具体的には、ＣＰＵ６１は、各充電量差ＤＣ４〜ＤＣ６及び、予め設定された放電電流に基づいて、二次電池３１Ａ〜３１Ｃの放電時間をそれぞれ算出し、二次電池３１Ａ〜３１Ｃに対応する放電スイッチＳＷを放電時間だけオンすることで個別に放電する。これにより、二次電池３１Ａ〜３１Ｃを放電することで、これらの充電量が二次電池３１Ｄの充電量と等しくなる。
【００５１】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、二次電池３１Ｂ〜３１Ｃの各々について特定電圧Ｖ０を設定し、二次電池３１Ａの電圧が各特定電圧となる時刻を算出している。これにより、各時刻の時間差に基づいて充電量差を推定することができる。
【００５２】
また、時間差を用いて充電量差を推定する場合には、二次電池３１の電圧が特定電圧Ｖ０となる時刻を取得する必要があり、そのためには、二次電池３１の電圧の時間変化を記憶しておく必要がある。上記実施形態１では、二次電池３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの電圧が特定電圧Ｖ０となる時刻を取得する必要があり、二次電池３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの電圧の時間変化を記憶する必要がある。これに対して、本実施形態では、最も電圧が高い二次電池３１Ａの電圧の時間変化のみを記憶すればよいため、記憶するデータ量をより少なくすることができる。
【００５３】
＜実施形態３＞
次に、本明細書で開示される技術を自動車１１０などの車両に適用した実施形態３を図８から図１１によって説明する。なお、上記実施形態と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。自動車１１０は、図８に示すように、車両負荷１１２と、車両負荷１１２に接続されたバッテリモジュール１３０（蓄電素子モジュール）と、車両負荷１１２の動作を制御する車両側電子制御部１１３（ＥＣＵ）と、車両用の発電機１１１（図９参照）と、を備える。なお、車両負荷１１２としては、例えば、エンジン始動用のセルモータ、ヘッドライド、車内灯、オーディオ、時計、セキュリティ装置などを例示することができる。
【００５４】
また、図９に示すように、車両負荷１１２は、バッテリモジュール１３０及び発電機１１１と接続されており、バッテリモジュール１３０及び発電機１１１から電力供給されることで動作するようになっている。また、発電機１１１は、自動車１１０のエンジンの駆動に伴って回転することで発電する構成となっている。また、例えば、車両走行中において、発電機１１１の発電量が車両負荷１１２の電力消費量に比べて大きい場合には、発電機１１１から車両負荷１１２に電力が供給されると共に、余剰の電力によってバッテリモジュール１３０が充電される。つまり、発電機１１１はバッテリモジュール１３０を充電する充電器としての機能を担っている。
【００５５】
車両側電子制御部１１３は、車両負荷１１２、発電機１１１、バッテリモジュール１３０などと通信線によって接続されており、自動車１１０の状態やバッテリモジュール１３０の状態などに基づいて車両負荷１１２の制御を行う。
【００５６】
本実施形態のバッテリモジュール１３０は、図９に示すように、複数の二次電池３１と、ＢＭ５０と、複数の二次電池３１及びＢＭ５０が収容される電池ケース１３１と、を備えている。また、本実施形態の制御部６０は、車両側電子制御部１１３との通信を行うことが可能な通信部１６５を備えている。
【００５７】
電池ケース１３１は、例えば合成樹脂製とされ、図１０に示すように、ブロック状をなしている。また、電池ケース１３１は、図１１に示すように、上方に開口する箱型のケース本体１３２と、複数の二次電池３１を位置決めする位置決め部材１３３と、ケース本体１３２の上部に装着される中蓋１３４と、中蓋１３４の上部に装着される上蓋１３５と、を備えている。なお、図１０、図１１においては、電池ケース１３１が設置面に対して傾きなく水平に置かれた状態の電池ケース１３１の上下方向をＹ軸方向とし、電池ケース１３１の長辺方向に沿う方向をＸ軸方向とし、電池ケース１３１の奥行き方向をＺ軸方向として図示してある。
【００５８】
図１１に示すように、ケース本体１３２内には、複数の二次電池３１が個別に収容される複数のセル室１３２ＡがＸ軸方向に並んで設けられている。位置決め部材１３３の上面には、複数のバスバー１３３Ａが設けられている。位置決め部材１３３がケース本体１３２内に配置された複数の二次電池３１の上部に配されることで、複数の二次電池３１が、位置決めされると共に複数のバスバー１３３Ａによって直列に接続される構成となっている。
【００５９】
中蓋１３４は、図１１に示すように、回路基板１３６が内部に収容可能となっている。この回路基板１３６は、例えば、ＢＭ５０における制御部６０及び電圧検出回路８０を構成するものとされるが、これに限定されない。なお、図１１では、放電回路７０、電流センサ４０、温度センサ９５を図示省略してある。
【００６０】
電池ケース１３１の上面壁１３８は、図１０に示すように、平面視略矩形状をなしており、中蓋１３４及び上蓋１３５によって構成されている。上面壁１３８は、中蓋１３４によって構成される部分が、上蓋１３５によって構成される部分に比して低い段差状をなしている。上面壁１３８における低い部分（中蓋１３４）のうち、Ｘ軸方向の両端部には、ハーネス端子（図示せず）が接続される一対の端子部１３７が配されている。端子部１３７は、例えば、鉛合金等の金属によって構成されており、その下部が中蓋１３４に埋設されている。なお、一対の端子部１３７のうち、一方が正極側端子部１３７Ｐとされ、他方が負極側端子部１３７Ｎとされる。
【００６１】
本実施形態では、上述したように、ＢＭ５０や複数の二次電池３１が電池ケース１３１に収容されている。これにより、自動車１１０に搭載されたバッテリモジュール１３０について、上記実施形態１、２で例示した均等化制御に係る実行シーケンスを実行することができる。
【００６２】
＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
【００６３】
（１）上記実施形態では、蓄電素子の一例としてリン酸鉄系の正極活物質を使用したリチウムイオン二次電池を示した。しかしながら、これに限らず、蓄電素子としては、リチウムイオン二次電池以外の二次電池や、電気化学現象を伴うキャパシタ等でもよい。
【００６４】
（２）上記実施形態では、制御部６０としてＣＰＵ６１を有するものを例示したが、これに限定されない。制御部は、複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路であってもよく、マイコン、ＦＰＧＡ、ＭＰＵ、また、それらが組み合わされた構成であってもよい。つまり、制御部は、上記実施形態で例示した均等化制御に係る実行シーケンスを、ソフトウェア又はハード回路を利用して実行するものであればよい。
【００６５】
（３）上記実施形態では、組電池３０が４つの二次電池３１を備える構成を例示したが、これに限定されない。二次電池３１の個数は２つ以上であればよく、その個数は適宜変更可能である。
【００６６】
（４）上記実施形態では、組電池３０に対して定電流充電を行い、その結果を用いて、均等化処理を行う場合を例示したが、これに限定されない。例えば、組電池３０に対して、定電流定電圧充電を行い、その結果を用いて、均等化処理を行ってもよい。なお、定電流定電圧充電を実施する際には、二次電池３１の各々に設けられた内部抵抗の個体差などに起因して、定電流充電終了時の二次電池３１の各電圧の高低と、定電圧充電時の二次電池３１の各電圧の高低が逆になる事態が考えられる。このような場合には、定電流充電終了時の二次電池３１の各電圧に基づいて推定した充電量差を補正し、その補正値を用いて均等化処理を実行すればよい。
【００６７】
（５）上記実施形態では、充電量が相対的に大きい二次電池３１を放電することで充電量を均等化する方法を例示したが、これに限定されない。例えば、充電量が相対的に小さい二次電池３１に対して充電量が相対的に大きい二次電池３１から充電することで、充電量を均等化してもよい。しかしながら、仮に、外部電源からの電力供給を受けずに複数の二次電池３１間のみで充電を行う場合には、一つの二次電池３１を充電することで、他の二次電池３１の充電量が低くなり、均等化の手順が複雑なものになってしまう。これに対して、放電によって均等化を行う場合には、例えば、最も充電量が小さい二次電池を基準として、他の二次電池を放電させることで、全ての二次電池を容易に均等化することができ、好適である。
【００６８】
（６）上記実施形態では、最も電圧が低い二次電池３１Ｄを基準とし、他の二次電池３１との充電量差を推定したが、これに限定されない。
【００６９】
（７）上記実施形態では、基準時刻Ｔ０を定電流充電終了時の時刻としたが、これに限定されない。基準時刻Ｔ０は、定電流充電中の時刻であれば適宜設定可能であるが、充電量差の推定精度をより高くするためには、各二次電池３１の電圧差が明確となる時刻で設定することが好ましい。具体的には、複数の二次電池３１が高変化領域にある時間帯（例えば充電末期）で基準時刻Ｔ０を設定すれば、各二次電池３１の電圧差が明確になり、好適である。
【００７０】
なお、低変化領域と高変化領域の間には、二次電池３１のＯＣＶ変化率が所定値以上変化する変曲点が存在する。このため、最も電圧の低い二次電池３１（二次電池３１Ｄ）の電圧が、変曲点に対応する電圧を超えるような時間帯で基準時刻Ｔ０を設定すれば、複数の二次電池３１が高変化領域にあることになるから、各二次電池３１の電圧差が明確となり、充電量差をより確実に推定することができる。
【符号の説明】
【００７１】
３１：二次電池（蓄電素子）
３１Ａ：二次電池（最高電圧蓄電素子及び高電圧蓄電素子）
３１Ｄ：二次電池（最低電圧蓄電素子及び低電圧蓄電素子）
５０：ＢＭ（状態推定装置）
６０：制御部（推定部）
８０：電圧検出回路（電圧検出部）
１１０：自動車（車両）
１１２：車両負荷
１３０：バッテリモジュール（蓄電素子モジュール）
Ｔ０：基準時刻（定電流充電中の基準時刻）
【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】
0006573120.tif 000008
【図８】
0006573120.tif 000009
【図９】
0006573120.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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