(57)【要約】【課題】  組電池の設けられた単位電池間の容量ばらつきを抑えることができる組電池。【解決手段】  組電池１のケース１ａ内には、複数のセルＣが配置されている。ケース１ａ内においては、電池発熱によりケース中央部付近ほど温度が高くなる。そこで、充電効率の差違による容量ばらつきが支配的な組電池１の場合には、自己放電傾向の高いセルＣをケース中央部に配置し、ケース中央部から遠ざかるにつれてセルＣの自己放電傾向が低くなるようにセルＣを配置するようにした。一方、劣化による容量差に起因する容量ばらつきが支配的な組電池１の場合には、自己放電傾向の低いセルＣをケース中央部に配置し、ケース中央部から遠ざかるにつれてセルＣの自己放電傾向が高くなるようにセルＣを配置するようにした。【選択図】        図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に複数の単位電池を収納して成る組電池において、
前記ケース内の温度分布の偏りに起因して生じる容量ばらつきが、放置時の自己放電により生じる前記単位電池間の容量ばらつきを打ち消すように、ケース内組み付け時の前記各単位電池の自己放電傾向と前記ケース内の温度分布とに基づいて、前記複数の単位電池を前記ケース内に配設したことを特徴とする組電池。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池において、
充電効率の差違により生じる前記単位電池間の容量ばらつきが、前記自己放電により生じる前記単位電池間の容量ばらつきを打ち消すように、前記自己放電傾向がより高い単位電池ほど前記ケース内のより温度の高い領域に配設したことを特徴とする組電池。
【請求項３】
請求項１に記載の組電池において、
電池劣化により生じる前記単位電池間の容量ばらつきが、前記自己放電により生じる前記単位電池間の容量ばらつきを打ち消すように、前記自己放電傾向がより低い単位電池ほど前記ケース内のより温度の高い領域に配設したことを特徴とする組電池。
【請求項４】
請求項２に記載の組電池を備えた電池システムにおいて、
組電池使用時の前記単位電池の温度を前記充電効率がピークとなる温度よりも小さくするための冷却機構を設けたことを特徴とする電池システム。
【請求項５】
ケース内に複数の単位電池を収納して成る組電池の単位電池配置方法において、
所定時間における自己放電量を各単位電池毎に検出し、
前記ケース内の温度分布の偏りに起因して生じる容量ばらつきが、放置時の自己放電により生じる前記単位電池間の容量ばらつきを打ち消すように、前記各単位電池の前記自己放電量と前記ケース内の温度分布とに基づいて、前記複数の単位電池を前記ケース内に配設したことを特徴とする単位電池配置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単位電池から成る組電池、その組電池を備えた電池システムおよび組電池の単位電池配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両走行モータの電源には、複数の単位電池を直列接続（並列接続も含む）した組電池が用いられている。それらの単位電池はケーシング内に設けられているが、ケーシング内の温度の偏りにより単位電池間に容量ばらつきが生じることがある。このような単位電池間の容量ばらつきが大きくなると単位電池の劣化を招き、電池寿命が短くなるという問題がある。
【０００３】
そのため、冷却機構を工夫して効率的に単位電池を冷却したり（例えば、特許文献１参照）、より高性能な冷却ファンや大型なファンを設置したりして、温度偏りによる容量ばらつきを抑えるようにしている。また、出荷時の検査を厳しくして、単位電池間の自己放電ばらつきが小さくなるように単位電池を選別したりしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６３６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、単位電池の選別を厳しくすると単位電池自体のコストアップを招き、また、ケーシングを工夫するとケーシング構造が複雑になったり大型化するなどの問題がある。さらに、冷却ファンを大型化したり高性能化すると、コストアップや騒音の増大等を招いてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、ケース内に複数の単位電池を収納して成る組電池に適用され、ケース内の温度分布の偏りに起因して生じる容量ばらつきが、放置時の自己放電により生じる単位電池間の容量ばらつきを打ち消すように、ケース内組み付け時の単位電池の自己放電傾向とケース内の温度分布とに基づいて、複数の単位電池をケース内に配設したことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２に記載の組電池を備えた電池システムに適応される。そして、組電池使用時の単位電池の温度を充電効率がピークとなる温度よりも小さくするための冷却機構を設けたことを特徴とする。
請求項５の発明は、ケース内に複数の単位電池を収納して成る組電池の単位電池配置方法に適用され、所定時間における自己放電量を各単位電池毎に検出する。そして、ケース内の温度分布の偏りに起因して生じる容量ばらつきが、放置時の自己放電により生じる単位電池間の容量ばらつきを打ち消すように、各単位電池の自己放電量とケース内の温度分布とに基づいて、複数の単位電池をケース内に配設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ケース内の温度分布の偏りに起因して生じる容量ばらつきが、放置時の自己放電により生じる単位電池間の容量ばらつきを打ち消すように単位電池をケース内に配設したので、単位電池間の容量ばらつきを従来よりも小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による組電池の一例を示したものであり、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＥＨＶ）に用いられる電力駆動系を示すブロック図である。組電池１は車両走行用のバッテリであり、走行用モータ３を駆動する際には組電池１から出力される直流電力がインバータ２によって交流電力に変換され、モータ３に供給される。回生制御の際には、車両の走行エネルギーがモータ３およびインバータ２を介して電気エネルギーに逆変換され、組電池１が充電されるとともに車両に回生ブレーキがかかる。
【０００９】
電圧センサ５は組電池１の両端電圧（総電圧）Ｖを検出し、電流センサ６は組電池１を流れる電流Ｉを検出する。９は組電池１の温度を検出する温度センサである。コントロールユニット４は、電圧センサ５および電流センサ６により検出された電圧値と電流値に基づいて組電池１の電池状態を演算し、その演算結果と検出される電池温度とに応じてインバータ２の出力制御や回生制御などを行なう。１０は組電池１を冷却する冷却機構として機能する冷却ファンであり、コントロールユニット４により制御される。なお、車両側のコントローラ（不図示）により、冷却ファン１０を制御するようにしても良い。
【００１０】
組電池１は複数の単位電池（以下では、セルと呼ぶ）Ｃ１〜Ｃｎから構成されており、それらのセルＣ１〜Ｃｎは直列接続されている。なお、図１に示す例では、全てのセルＣ１〜Ｃｎが単純に直列接続されているが、並列接続されたセルをさらに直列接続するような構成のものでも良い。各セルＣ１〜Ｃｎには、抵抗７とトランジスタ８とで構成される容量調整回路Ａ１〜Ａｎ、および各セルＣ１〜Ｃｎのセル電圧Ｖc1〜Ｖcnを検出する電圧検出回路Ｂ１〜Ｂｎがそれぞれ設けられている。各容量調整回路Ａ１〜Ａｎのトランジスタ８は、コントロールユニット４からの信号によりオン・オフされる。コントロールユニット４には、電圧検出回路Ｂ１〜Ｂｎで検出された各セルＣ１〜Ｃｎのセル電圧Ｖcy（y＝１，２，…，ｎ）が入力される。
【００１１】
例えば、コントロールユニット４からの信号により容量調整回路Ａ１のトランジスタ８をオンすると、セルＣ１の充電電流の一部が容量調整回路Ａ１にバイパスされる。その結果、セルＣ１に流れる充電電流が減少し、バイパスされない場合に比べて単位時間当たりの充電量が低下する。他の容量調整回路Ａ２〜Ａｎについても同様である。車両走行時の回生充電中に容量調整回路Ａ２〜Ａｎを用いて、各セルＣ１〜Ｃｎ間の容量ばらつきの調整（容量調整）が行われる。
【００１２】
この容量調整によるばらつき量の調整は走行中に行われるため、容量調整量（以下では、調整量と記す）は車両の走行頻度（h/day）に依存することになる。そのため、所定の走行頻度において容量調整によるばらつき量調整が十分な量となるためには、セルＣ（以下ではＣ１〜ＣｎをＣで代表して表す）のばらつき量を調整量よりも小さくする必要がある。本発明では、組電池１内におけるセル配置を工夫することにより、セルＣのばらつき量を低く抑えるようにした。
【００１３】
《容量ばらつきの説明》
まず、セルＣの容量ばらつきの発生要因について説明する。容量ばらつきの要因には様々なものがあり、代表的なものとして以下のようなものがある。
（i）セルＣの劣化度の差違に起因する容量ばらつき
（ii）セルＣを充電したときの充電効率の差違に起因する容量ばらつき
（iii）セルＣの自己放電の差違に起因する容量ばらつき
【００１４】
（劣化度の差違による容量ばらつき）
組電池１に設けられているセルＣは、使用（放置期間も含む）年数により劣化する。この劣化は、セルＣが配置されている環境温度が高いほど進みが速い。一般的に、多数のセルＣが配置されている組電池１内においては温度分布の偏りが生じやすく、温度分布の偏りによって各セル間に劣化度の差違が生じることになる。
【００１５】
図２は、組電池１内の温度分布の一例を示したものであり、（ａ）は組電池１内のセル配置を示す平面図で、（ｂ）は温度分布を示す図である。図２（ａ）において、１ａは組電池１に設けられたセルＣを収納するケースであり、ケース１ａ内には図示左右方向にセルＣ（または、複数のセルから成るモジュール）が所定間隔で並べられている。ケース１ａには冷却風入り口１００と冷却風出口１０１とが設けられており、ケース１ａ内を左から右方向へと流れる冷却風によって各セルＣが冷却される。図示していないが、図１の冷却ファン１０は冷却風出口１０１側の下流に設けられる。
【００１６】
図２（ｂ）は、ケース１ａ内の図示左右方向の温度分布を示す図であり、縦軸は温度、横軸はケース１ａ内の左右方向のセル位置を表している。ケース１ａ内の温度は各セルＣからの放熱により上昇し、ケース中央部ほど温度が下がりにくいため、破線Ｂで示したケース中央部で温度がピークとなる。このようなケース１ａ内における温度分布の偏りにより、各セルＣの位置に応じて劣化度に差違が生じることになる。
【００１７】
そのため、従来は、ケース１ａ内における冷却効率を上げることにより、このような温度分布の偏りを抑えるようにしている。例えば、図３に示すように、ケース１ａ内にフィン１１０を形成して、ケース中央部のセルＣに対する冷却効率向上を図るようにしたものもある。また、大風量の冷却ファンを用いることにより冷却風量を増加させ、温度分布の偏りを低下させるようにしたものもある。しかしながら、ケース１ａの構造が複雑になって大きくなったり、ファンの作動音が大きくなるなどの問題が生じると共に、コストアップを招くという欠点があった。
【００１８】
図４はセルＣの放置日数と充電量（ＳＯＣ）との関係を示したものであり、直線Ｌ１〜Ｌ３は、新品セルに対する容量比が１００％，８０％、７０％の場合の相関を示している。容量比１００％のものは劣化していないことを表しており、パーセンテージが小さくなるにつれて劣化が進んでいる。ＳＯＣの低下はセルＣの自己放電により生じるので、セルＣの放置日数が増加するにつれて低下するが、劣化度が大きくなって容量比のパーセンテージが小さくなるほどその低下の度合いが大きくなることが分かる。すなわち、各セル間の劣化度の差違によって、容量ばらつきが生じることになる。
【００１９】
（充電効率の差違による容量ばらつき）
上述したように、車両走行中には組電池１に対して回生充電が行われるが、その際の各セルＣの充電効率は充電時のセル温度に応じて異なる。図５はセルＣの温度と充電効率との関係を示したものであり、一般的に、セルＣの温度Ｔが上昇するにつれて充電効率が大きくなり、充電効率がピークとなる温度Ｔｐよりもセル温度Ｔが高くなると充電効率は減少しはじめる。そのため、通常はピーク温度Ｔｐよりも低い温度範囲Ｄで使用するようにしている。
【００２０】
一方、セルＣが配置されているケース１ａ内においては、図２（ａ）に示したような温度分布が生じる。そのため、温度が高いケース中央部のセルＣほど充電効率が高くなり、冷却風の出入り口１００，１０１に近いセルＣほど充電効率が低くなる。そのため、各セル間に、このような充電効率の差に起因する容量ばらつきが発生することになる。
【００２１】
（自己放電の差違による容量ばらつき）
組電池１に設けられている複数のセルＣの間に自己放電ばらつきがあると、その自己放電ばらつきが使用時における容量ばらつきの原因となる。組電池１の出荷段階においては、所定使用期間を保証するために、各セルＣの自己放電量について所定基準による選別が行われるのが一般的である。例えば、規定日数放置した場合の電圧低下量が基準値以上のセルＣは、自己放電量の大きな不良品として除外される。
【００２２】
セルＣが多数あった場合、組み付け時に検出される自己放電量の大きさとセル数との関係は、図６の曲線Ｌ１０のように所定自己放電量を中心とする正規分布となる。この場合、検出される自己放電量の大きなセルＣほど自己放電傾向（自己放電しやすさ）が高いので、分布の中心から右側に離れるほど自己放電し易いセルであると判断され、分布の中心から左側に離れるほど自己放電し難いセルであると判断される。以下では、上述した自己放電傾向の代わりに、組み付け段階で検出される自己放電量を用いて説明する。その場合、自己放電量の大小によって自己放電傾向の高低が定量的に分かる。
【００２３】
出荷段階でセル選別を行う場合、自己放電量が基準値以上となる分布の右端部分のセルＣを不良品として排除することによって、出荷段階におけるセルＣの自己放電ばらつきの範囲を所定範囲内に抑えるようにしている。そのため、使用するセルＣの自己放電ばらつきの範囲を狭くするほど、歩留まりやコストに大きく影響するという問題があった。
【００２４】
《走行頻度、容量ばらつき量および調整量の関係について》
上述した容量ばらつきに関しては、走行時に生じるものと、放置時に生じるものとに分けて考えることができる。そして、走行時には、発生したこれらの容量ばらつきを低減するための容量調整が行われる、そのため、容量ばらつき量（以下では、ばらつき量と記す）や調整量は、車両の走行頻度（ｈ/day）に依存することになる。
【００２５】
放置時に生じる容量ばらつきは、各セル間の自己放電ばらつきによって生じるものであり、走行時に生じる容量ばらつきには、温度分布の偏りに起因する充電効率の差違による容量ばらつきと、劣化に起因する容量差による容量ばらつきとがある。そして、充電効率の差違による容量ばらつきが支配的な場合のばらつき量をΔＢct（mV/day）とすると、ΔＢctは式（１）のように表すことができる。
ΔＢct＝（放置によるばらつき量）＋（温度分布の偏りによるばらつき量）
＝（ΔＣによるばらつき量）＋（ΔＴによるばらつき量）
＝（２４−Ｘ）ΔＣ＋（Ｋ・ΔＴ・Ｘ）
＝（Ｋ・ΔＴ−ΔＣ）Ｘ＋２４ΔＣ              …（１）
【００２６】
なお、式（１）において、ΔＣ（mV/ｈ）は図６に示した自己放電ばらつきを表しており、ΔＴは温度偏りの最大値を、ΔＬは劣化による容量差（図４参照）をそれぞれ表している。また、Ｘ（ｈ/day）は走行頻度、Ｋ（mV/ｈ・deg）は温度による組電池１の充電効率である。図５のピーク温度Ｔｐよりも低い温度で使用する限りにおいては、ばらつきは充電効率Ｋに比例すると考えて良い。
【００２７】
一方、劣化による容量差に起因する容量ばらつきが支配的な場合のばらつき量ΔＢcl（mV／day）は、式（２）のように表すことができる。図４に示したように容量差によるばらつき量は放置時に生じるので、放置時間＝２４−Ｘに比例した量となる。なお、式（２）において、ΔＬは劣化による容量差であり、ｆ（ΔＬ）は容量差から電圧（mV／ｈ）を求める変換式である。変換式ｆ（ΔＬ）は、容量差と電圧との関係を実験により求めることにより得られる。
ΔＢcl＝（放置によるばらつき量）＋（容量差によるばらつき量）
＝（ΔＣによるばらつき量）＋（ΔＬによるばらつき量）
＝（２４−Ｘ）ΔＣ＋（２４−Ｘ）・ｆ（ΔＬ）
＝−（ΔＣ＋ｆ（ΔＬ））Ｘ＋２４（ΔＣ＋ｆ（ΔＬ））          …（２）
【００２８】
上述したように、ばらつき量の低減を図るために走行時に容量調整が行われるが、その調整量は車両の走行頻度（ｈ/day）に依存することになる。そのため、調整量に応じて許容されるばらつき量は、走行頻度によって異なることになる。一般的には、市場ユーザの割合から決まる走行頻度が許容ばらつき量を決める目標値とされ、その目標値を達成するようにばらつき量の許容範囲と調整量とが決められる。
【００２９】
図７は式（１）で算出されるばらつき量ΔＢctと走行時の調整量との関係を示す図であり、縦軸は調整量またはばらつき量を表し、横軸は走行頻度を表している。また、直線Ｌ２０は走行時の調整量を表しており、直線Ｌ２１〜Ｌ２３はばらつき量ΔＢctを表している。式（１）の第１項の符号はＫ・ΔＴとΔＣとの大小関係によって変化し、直線Ｌ２１はΔＣ≪ΔＴであって「Ｋ・ΔＴ−ΔＣ＞０」の場合のばらつき量ΔＢctを、直線Ｌ２２は「Ｋ・ΔＴ−ΔＣ＝０」の場合のばらつき量ΔＢctを、直線Ｌ２３はΔＣ≫ΔＴであって「Ｋ・ΔＴ−ΔＣ＜０」の場合のばらつき量ΔＢctをそれぞれ示したものである。式（１）からも分かるように、直線Ｌ２１〜Ｌ２３はＸ＝０において互いに交わる。
【００３０】
一方、走行時の調整量（Ｌ２０）は走行頻度に比例するので、傾きが正である右上がりの直線となる。走行頻度Ｘの目標値をＸminとすると、X＞Xminの範囲では「（調整量）＞（ばらつき量ΔＢct）」となり、直線Ｌ２１〜Ｌ２３のいずれの場合も発生したばらつき量ΔＢctを容量調整（調整量）により低減除去することができる。逆に、目標値Ｘminを図７のように設定した場合には、X＞Xminの範囲において全ての直線Ｌ２１〜Ｌ２３が直線Ｌ２０よりも下側となるように組電池１のΔＣ，ΔＴを設定すれば良い。
【００３１】
図８は式（２）で算出されるばらつき量ΔＢclと走行時の調整量との関係を示す図であり、図７の場合と同様に縦軸は調整量またはばらつき量を表し、横軸は走行頻度を表している。直線Ｌ２０は走行時の調整量を表しており、直線Ｌ２４はばらつき量ΔＢclを表している。ΔCおよびｆ（ΔＬ）はともに正の値なので、直線L２４は負の傾きを有する右下がりの直線となる。この場合も、走行頻度の目標値をＸminとすると、X＞Xminの範囲では「（調整量）＞（ばらつき量ΔＢcl）」となり、発生したばらつき量ΔＢclを容量調整（調整量）により低減除去することができる。
【００３２】
《組電池１内におけるセル配置の説明》
本実施の形態では、上述したような容量ばらつきに関する考察から、ばらつき量がより小さく抑えられるように組電池１内におけるセルＣの配置を最適化するようにした。組電池１に用いられるセルＣには、高性能な電池としてＮｉＭＨ電池やリチウム電池などが用いられるが、ＮｉＭＨ電池は充電効率が温度により比較的変化し、リチウム電池の場合には温度による充電効率の変化が小さい。一般的に、充電効率が温度により変化する電池、すなわち、ばらつき量に対して充電効率が支配的な電池には式（１）が適用され、逆に、リチウム電池のように温度による充電効率の変化が小さい電池の場合には、式（２）が適用される。
【００３３】
（第１の実施形態）
まず、本実施の形態では、充電効率の差違による容量ばらつきが支配的な場合、すなわち、ばらつき量が式（１）のばらつき量ΔＢctで表される場合について考える。このように、ばらつき量に対して充電効率が支配的な組電池１の場合には、ケース１ａ内の温度が高くなりやすい領域に、組み付け時に検出される自己放電量が大きなセルＣを配置する。
【００３４】
図９は第１の実施の形態を説明する図であり、（ａ）および（ｂ）は図２の（ａ），（ｂ）と同様の図である。図９（ａ）はケース１ａ内のセルＣの配置を示す図であり、図２に示したものと同様である。図９（ｂ）はケース１ａ内の温度分布を示しており、ケース中央部に温度ピークがある。最も温度が低いケース出入り口付近の温度に対して、ケース中央部はΔＴだけ温度が高くなっている。すなわち、温度偏りの最大値はΔＴである。ただし、セル温度が高いほど充電効率が高いという条件が成り立つためには、ケース１ａ内の温度Ｔが充電効率のピーク温度Ｔｐ（図５参照）よりも低い温度となるように、組電池１の温度管理をする必要がある。例えば、Ｔ＜Ｔｐとなるように図１に示した冷却ファン１０の送風量を設定する。
【００３５】
図９（ｃ）は、ケース１ａ内の左右方向に並べられた各セルＣの自己放電量を示したものであり、縦軸は自己放電量、横軸はケース１ａ内におけるセル位置を表している。上述したように、ケース中央付近に最も自己放電量が大きなセルＣを配置し、ケース中央から左右方向に遠ざかるほどセルＣの自己放電量が小さくなるように各セルＣを配置する。
【００３６】
すなわち、図６に示す正規分布の右端領域の自己放電量を有するセルＣをケース１ａの中央部に配置し、正規分布の左端領域の自己放電量を有するセルＣをケース１ａの両端付近に配置し、それらの間のケース内領域には正規分布の中央付近の自己放電量を有するセルＣを配置する。図６の正規分布の中央と分布両端との自己放電量の差は自己放電ばらつきΔＣに対応するから、ケース中央に配置されるセルＣの自己放電量は「ばらつき平均値＋ΔＣ」であり、両端に配置されるセルＣの自己放電量は「ばらつき平均値−ΔＣ」である。
【００３７】
このようにセルＣを配置した場合、図９（ｂ），（ｃ）から分かるように、組み付け時に検出される自己放電量が大きなセルＣほど温度の高い領域に配置されるので、充放電時における充電効率は自己放電量の大きな中央付近のセルほど大きくなり、ケース中央から遠ざかるほど充電効率が低下する。その結果、上述した式（１）の「温度分布の偏りによるばらつき量」はセル間のばらつきを低減する方向に働くため、式（１）は次式（３）のように書き換えることができる。
ΔＢct＝（放置によるばらつき量）＋（温度分布の偏りによるばらつき量）
＝（ΔＣによるばらつき量）−（ΔＴによるばらつき量）
＝（２４−Ｘ）ΔＣ−（Ｋ・ΔＴ・Ｘ）              …（３）
【００３８】
図９（ｄ）は、式（３）における「ΔＣによるばらつき量」の作用と、「ΔＴによるばらつき量」の作用とを説明する図である。図９（ｄ）において、縦軸はセル電圧を、横軸はケース１ａ内におけるセル位置を表しており、直線Ｌ３０、折れ線Ｌ３１，Ｌ３２は各セル位置に配置されたセルＣのセル電圧を示したものである。
【００３９】
直線Ｌ３０は各セルＣの初期状態におけるセル電圧を示したものであり、同一電圧に調整されている。折れ線Ｌ３１は自己放電によるセル電圧の低下を表しており、図９（ｃ）に示すようにケース中央部のセルＣほど自己放電量が大きいので、ケース中央部のセルＣほどセル電圧の低下が大きい。そして、その時の組電池１のセル電圧のばらつきΔＶ１が、式（３）の「ΔＣによるばらつき量」に対応している。
【００４０】
一方、折れ線Ｌ３２は、自己放電によるセル電圧の低下に、さらに、充電効率による損失分を考慮した場合のセル電圧を示している。セルケース１ａ内の温度は図９（ｂ）に示すようにケース中央部ほど高いので、充電効率損失によるセル電圧低下ΔV11，ΔV12，ΔV13は「ΔV11＜ΔV12＜ΔV13」のようにケース中央部から遠ざかるほど大きくなる。その結果、組電池１のセル電圧のばらつきは、折れ線Ｌ３１の場合のΔＶ１から折れ線Ｌ３２のΔＶ２へと変化し、このばらつきΔＶ２が「ΔＣによるばらつき量」と「ΔＴによるばらつき量」とを考慮したばらつき量ΔＢctに対応している。
【００４１】
このように、第１の実施の形態では、組み付け時に各セルＣの自己放電量を検出し、ケース中央部に自己放電量の大きなセルＣを配置し、ケース中央部から遠ざかるにつれてセルＣの自己放電量が小さくなるようにセルＣを配置した。その結果、温度分布の偏りから生じるばらつきが放置により生じたばらつきを打ち消すように働き、組電池１のばらつき量ΔＢctを低減することができる。また、式（３）で表されるばらつき量ΔＢctは図７の直線Ｌ２３に対応しており、直線Ｌ２１や直線Ｌ２２の場合に比べて、走行頻度の目標値Ｘminをより小さく設定することができる。すなわち、従来には十分なばらつき調整が行えなかった走行頻度でも、本実施の形態では十分なばらつき調整が行えるようになるため、過充電や過放電の発生が抑制でき、組電池１の電池寿命の延命を図ることができる。
【００４２】
逆に、自己放電ばらつきΔＣや温度の偏りの最大値ΔＴの許容範囲を従来よりも広く設定しても、ばらつき量ΔＢctを従来と同程度に抑えることができ、設計の余裕度が増す。なお、式（３）においては、「ΔＴによるばらつき量」の項は「ΔＣによるばらつき量」を打ち消すように作用するため、その係数をマイナスとした。ただし、これは「ΔＣによるばらつき量」に比べて「ΔＴによるばらつき量」が小さい場合を前提としているので、「（ΔＣによるばらつき量）＜（ΔＴによるばらつき量）」となる場合には、ΔＴや走行頻度Ｘが大きいほどトータルのばらつき量ΔＢctは大きくなる。よって、走行頻度Ｘの大きなユーザの場合、ΔＴが大きすぎると「ΔＴによるばらつき量」によりばらつき量ΔＢctが増加する。そのため、「ΔＴによるばらつき量」は容量調整による調整量よりも小さくなるように設定する必要がある。
【００４３】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施の形態では、式（１）が適用される組電池１の場合の、すなわち充電効率の差違による容量ばらつきが支配的な場合の、効果的セル配置について説明した。第２の実施の形態では、式（２）が適用される場合の効果的セル配置について説明する。この場合、組電池１は、劣化による容量差に起因する容量ばらつきが支配的な電池とみなされる。
【００４４】
劣化による容量差に起因する容量ばらつきが支配的な組電池１の場合には、ケース１ａ内の温度が高くなりやすい領域に自己放電量の小さなセルＣを配置するようにする。図１０は第２の実施の形態を説明する図であり、図１０は図９の対応する図と同様のものである。すなわち図１０（ａ）はケース１ａ内のセルＣの配置を示す図であり、図１０（ｂ）はケース１ａ内の温度分布を示している。
【００４５】
図１０（ｃ）は、ケース１ａ内の左右方向に並べられたセルＣの自己放電量を示しており、縦軸は自己放電量、横軸はケース１ａ内におけるセル位置を示している。上述したように、ケース中央付近に最も自己放電量が小さなセルＣを配置し、ケース中央から左右方向に遠ざかるほどセルＣの自己放電量が大きくなるように各セルＣを配置した。この場合、左右両端に配置されるセルＣの自己放電量は「ばらつき平均値＋ΔＣ」であり、ケース中央に配置されるセルＣの自己放電量は「ばらつき平均値−ΔＣ」である。
【００４６】
図４に示したように、劣化が進むほど自己放電傾向が高くなるので、上述のようにセルＣを配置した場合、劣化が進んでいるセルＣほど温度の低い領域に配置されることになる。ところで、ケース中央部の温度が高い領域に配置されたセルＣは、両端部の温度が低い領域に配置されたセルＣに比べて劣化の進みが速くなる。その結果、温度による各セルＣの劣化が進むにつれて、両端配置されたセルＣよりもケース中央部に配置された配置されたセルＣの方がＳＯＣ（図４参照）が低下することになる。
【００４７】
すなわち、上述した式（２）の「容量差によるばらつき量」はセル間の容量ばらつきを低減する方向に働くため、式（２）は次式（４）のように書き換えることができる。
ΔＢcl＝（放置によるばらつき量）＋（容量差によるばらつき量）
＝（ΔＣによるばらつき量）−（ΔＬによるばらつき量）
＝（２４−Ｘ）ΔＣ−（２４−Ｘ）・ｆ（ΔＬ）          …（２）
【００４８】
図１０（ｄ）は、式（４）における「ΔＣによるばらつき量」の作用と、「ΔＬによるばらつき量」の作用とを説明する図である。直線Ｌ４０は各セルＣの初期状態におけるセル電圧を示したものであり、同一電圧に調整されている。折れ線Ｌ４１は自己放電によるセル電圧の低下を表しており、図１０（ｃ）に示すように両端部のセルＣほど自己放電量が大きいので、両端部のセルＣほどセル電圧の低下が大きい。そして、そのときの組電池１のセル電圧のばらつきΔＶ１が、式（４）の「ΔＣによるばらつき量」に対応している。
【００４９】
一方、折れ線Ｌ４２は、自己放電によるセル電圧の低下に、さらに、容量低下に伴うセル電圧低下を加えたものである。容量低下は温度の高いケース中央部のセルＣほど大きいので、その時のセル電圧低下ΔV11，ΔV12，ΔV13は「ΔV11＞ΔV12＞ΔV13」のようにケース中央部に近いものほど大きくなる。その結果、組電池１のセル電圧のばらつきは、折れ線Ｌ４１の場合のΔＶ１からΔＶ２へと変化し、このばらつきΔＶ２が「ΔＣによるばらつき量」と「ΔＬによるばらつき量」とを考慮したばらつき量ΔＢclに対応している。
【００５０】
第２の実施の形態の場合には、容量差から生じるばらつき量が放置により生じたばらつき量を打ち消すように働き、組電池１のばらつき量ΔＢclを低減することができる。また、第１の実施の形態と同様に、走行頻度の目標値Ｘminをより小さく設定することができ、同様の効果を奏することができる。さらに、自己放電ばらつきΔＣや劣化による容量差ΔＬの許容範囲を従来よりも広く設定しても、ばらつき量ΔＢclを従来と同程度に抑えることができ、設計の余裕度が増す。
【００５１】
上述したように、本発明によれば、セル間の容量ばらつきを従来より小さく抑えることができる。そのため、従来のようにセル選別を厳しく行う必要がなく、セルＣの歩留まり向上や、組電池１のコスト低減を図ることができる。また、温度の偏りの最大値ΔＴを従来よりも大きく設定することが可能となり、冷却ファン１０の小型化、冷却能力を小さくできることによるファン騒音の低減、冷却系のコスト低減などを図ることができる。さらに、ケース１ａの構造に関しては、温度分布の偏りを小さくするように形状を工夫する必要がないため、ケース形状の簡素化、小型化を図ることができる。また、従来のケースをそのまま使用することも可能である。なお、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の組電池を備える電気車の電力駆動系を示すブロック図である。
【図２】組電池１内の温度分布の一例を示したものであり、（ａ）は組電池１内のセル配置を示す平面図で、（ｂ）は温度分布を示す図である。
【図３】フィン１１１が設けられたケース１ａを示す図である。
【図４】セルＣの放置日数と充電量（ＳＯＣ）との関係を示す図である。
【図５】セルＣの温度と充電効率との関係を示す図である。
【図６】セルＣの自己放電ばらつきを説明する図である。
【図７】ばらつき量ΔＢctと走行時の調整量との関係を示す図である。
【図８】ばらつき量ΔＢclと走行時の調整量との関係を示す図である。
【図９】第１の実施形態を説明する図であり、（ａ）は組電池１内のセル配置を示す平面図、（ｂ）は温度分布を示す図、（ｃ）はセル位置と自己放電量との関係を示す図であって、（ｄ）はばらつき量ΔＢctにおける、ΔＣによるばらつき量の作用とΔＴによるばらつき量の作用とを説明する図である。
【図１０】第２の実施形態を説明する図であり、（ａ）は組電池１内のセル配置を示す平面図、（ｂ）は温度分布を示す図、（ｃ）はセル位置と自己放電量との関係を示す図であって、（ｄ）はばらつき量ΔＢclにおける、ΔＣによるばらつき量の作用とΔＬによるばらつき量の作用とを説明する図である。
【符号の説明】
【００５３】
１：組電池                          １ａ：ケース
２：インバータ                      ３：モータ
４：コントロールユニット            ９：温度センサ
１０：冷却ファン                    Ａ１〜Ａｎ：容量調整回路
Ｃ，Ｃ１〜Ｃｎ：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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