(57)【要約】【課題】アクティブバランシングによる容量調整を、短い時間で、かつ、高効率で行なうことができる組電池の制御装置を提供すること。【解決手段】複数のセルを直列に接続してなる組電池の制御装置であって、特定のセルと該特定セルを含む複数のセルから構成されるモジュールとの間および／または複数のセルから構成されるモジュール間で電荷の移動を行なう電荷移動回路と、前記電荷移動回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の充電状態と電荷を入出力した際の電荷移動損失とを考慮した電荷移動量、および電荷の入出力方向を算出する電荷移動量算出手段と、算出した電荷移動量および電荷の入出力方向に基づいて、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、電荷移動を行なう順番を決定する電荷移動プロセス決定手段と、を有することを特徴とする組電池の制御装置を提供する。【選択図】  図１
2013123274.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の制御装置であって、
特定のセルと該特定セルを含む複数のセルから構成されるモジュールとの間および／または複数のセルから構成されるモジュール間で電荷の移動を行なう電荷移動回路と、
前記電荷移動回路を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の充電状態と電荷を入出力した際の電荷移動損失とを考慮した電荷移動量、および電荷の入出力方向を算出する電荷移動量算出手段と、
算出した電荷移動量および電荷の入出力方向に基づいて、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、電荷移動を行なう順番を決定する電荷移動プロセス決定手段と、
を有することを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池の制御装置において、
前記制御手段は、特定のモジュールを構成する複数のセルと、前記特定のモジュールとの間における電荷移動を制御するセルバランスを実行するセルバランス制御手段をさらに備え、
前記電荷移動量算出手段は、セルバランスを実行する際には、
前記特定のモジュールを構成する各セルと、前記特定のモジュールとの間で電荷移動を行なう際における、各セルの充電状態と、各セルに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係、および、前記特定のモジュールの充電状態と、前記特定のモジュールに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係を定義し、
電荷移動を行なった際に、前記特定のモジュールを構成する全てのセルの充電状態が等しくなると仮定した場合に、電荷移動を行なう各セルにおける電荷の入出力方向と、前記電荷移動損失との関係が合致するように、各セルごとの電荷の入出力方向および電荷移動量を、逐次補正することで、前記特定のモジュールを構成する各セルの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の組電池の制御装置において、
前記制御手段は、特定のモジュールを構成する複数のセルと、前記特定のモジュールとの間における電荷移動を制御するセルバランスを実行するセルバランス制御手段をさらに備え、
前記電荷移動量算出手段は、セルバランスを実行する際には、前記特定のモジュールを構成する各セルの充電状態と入出力される電荷量との関係、および、前記特定のモジュールの充電状態と入出力される電荷量との関係を、下記式（I）、（II）に示すように定義し、下記式（II）において、ΘＣを構成する各パラメータが、ｙｉ≧０の場合にｋｉ＝ηｉが成立し、ｙｉ＜０の場合にｋｉ＝１／ηｉが成立するような値となるように、ΘＣを構成する各パラメータを逐次補正することで、前記特定のモジュールを構成する各セルの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
【数１９】
2013123274.tif 000021
（上記式（I）において、
ｉは、１〜ｎＭｊ（ただし、ｎＭｊは、ｊ番目のモジュールのセル数）の整数を表し、
ＳＯＣｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑｍａｘ，ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｋｉ・ｙｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルに出入りする電荷量を表し、
ＳＯＣＭｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
ηｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）
【数２０】
2013123274.tif 000022
（上記式（II）は、上記式（I）を、ｊ番目のモジュールの１番目のセルからｎＭｊ番目のセルまでのそれぞれと、ｊ番目のモジュールとについて、マトリックス化して示した式である。）
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記制御手段は、モジュール間の電荷移動を制御するモジュールバランスを実行するモジュールバランス制御手段をさらに備え、
前記電荷移動量算出手段は、モジュールバランスを実行する際には、
モジュール間で電荷移動を行なう際における、各モジュールの充電状態と、各モジュールに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係、および、前記組電池全体の充電状態と、前記組電池に入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係を定義し、
電荷移動を行なった際に、電荷移動の対象となる全てのモジュールの充電状態が等しくなると仮定した場合に、電荷移動を行なう各モジュールにおける電荷の入出力方向と、前記電荷移動損失との関係が合致するように、各モジュールごとの電荷の入出力方向および電荷移動量を、逐次補正することで、電荷移動を行なうモジュールの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記制御手段は、モジュール間の電荷移動を制御するモジュールバランスを実行するモジュールバランス制御手段をさらに備え、
前記電荷移動量算出手段は、モジュールバランスを実行する際には、電荷移動を行なう各モジュールの充電状態と入出力される電荷量との関係、および、前記組電池全体の充電状態と入出力される電荷量との関係を、下記式（III）、（IV）に示すように定義し、下記式（IV）において、ΘＭを構成する各パラメータが、ｚｊ≧０の場合にｐｊ＝ηＭｊが成立し、ｚｊ＜０の場合にｐｊ＝１／ηＭｊが成立するような値となるように、ΘＭを構成する各パラメータを逐次補正することで、電荷移動を行なう各モジュールの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
【数２１】
2013123274.tif 000023
（上記式（III）において、
ＳＯＣＭｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑｍａｘ，ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｎＭｊは、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を表し、
ｎＭｊ・ｐｊ・ｚｊは、ｊ番目のモジュールに出入りする電荷量を表し、
ＳＯＣｐａｃｋは、組電池の電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
ｎは、組電池を構成するセルの総数を表し、
ｍは、組電池を構成するモジュールの総数を表し、
ηＭｊは、ｊ番目のモジュールに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）
【数２２】
2013123274.tif 000024
（上記式（IV）は、上記式（III）を、１番目のモジュールからｍ番目のモジュールまでのそれぞれと、組電池とについて、マトリックス化して示した式である。）
【請求項６】
請求項４または５に記載の組電池の制御装置において、
前記電荷移動プロセス決定手段は、モジュール間で電荷移動を行なう際における、各モジュールの電荷移動を、電荷移動後の目標ＳＯＣからより離れたＳＯＣを有するモジュールから実行するように決定することを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記制御手段は、特定のモジュールを構成する複数のセルと、前記特定のモジュールとの間における電荷移動、および、モジュール間の電荷移動を制御するセル−モジュールバランスを実行するセル−モジュールバランス制御手段をさらに備え、
前記電荷移動量算出手段は、セル−モジュールバランスを実行する際には、
前記特定のモジュールを構成する各セルと、前記特定のモジュールとの間で電荷移動を行なう際における、各セルの充電状態と、各セルに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係、および、前記特定のモジュールの充電状態と、前記特定のモジュールに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係を定義するとともに、
モジュール間で電荷移動を行なう際における、各モジュールの充電状態と、各モジュールに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係、および、前記組電池全体の充電状態と、前記組電池に入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係を定義し、
電荷移動を行なった際に、前記特定のモジュールを構成する全てのセルの充電状態と、電荷移動の対象となる全てのモジュールの充電状態と、が共に等しくなると仮定した場合に、電荷移動を行なう各セルにおける電荷の入出力方向と、前記電荷移動損失との関係、および、電荷移動を行なう各モジュールにおける電荷の入出力方向と、前記電荷移動損失との関係が共に合致するように、各セルごとの電荷の入出力方向および電荷移動量、ならびに、各モジュールごとの電荷の入出力方向および電荷移動量を、逐次補正することで、前記特定のモジュールを構成する各セルの電荷移動量および電荷の入出力方向、ならびに、電荷移動を行なうモジュールの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記制御手段は、特定のモジュールを構成する複数のセルと、前記特定のモジュールとの間における電荷移動、および、モジュール間の電荷移動を制御するセル−モジュールバランスを実行するセル−モジュールバランス制御手段をさらに備え、
前記電荷移動量算出手段は、セル−モジュールバランスを実行する際には、前記特定のモジュールを構成する各セルの充電状態と入出力される電荷量との関係、電荷移動を行なう各モジュールの充電状態と入出力される電荷量との関係、および、前記組電池全体の充電状態と入出力される電荷量との関係を、下記式（V）、（VI）に示すように定義し、下記式（VI）において、ΘＣＭを構成する各パラメータが、ｙｉ≧０の場合にｋｉ＝ηｉが成立し、ｙｉ＜０の場合にｋｉ＝１／ηｉが成立し、ｚｊ≧０の場合にｐｊ＝ηＭｊが成立し、ｚｊ＜０の場合にｐｊ＝１／ηＭｊが成立するような値となるように、ΘＣＭを構成する各パラメータを逐次補正することで、電荷移動を行なう各モジュールの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
【数２３】
2013123274.tif 000025
（上記式（V）において、
ｉは、１〜ｎ（ただし、ｎは、組電池を構成するセルの総数）の整数を表し、
ＳＯＣｉは、ｉ番目のセルの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑｉは、ｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑｍａｘ，ｉは、ｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｋｉ・ｙｉは、ｉ番目のセルが属するｊ番目のモジュールとの電荷移動により、ｉ番目のセルに出入りする電荷量を表し、
ｐｊ・ｚｊは、ｉ番目のセルが属するｊ番目のモジュールに出入りする単位セル当たりの電荷量を表し、
ＳＯＣＭｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑｍａｘ，ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｎＭｊは、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を表し、
ｎＭｊ・ｐｊ・ｚｊは、ｊ番目のモジュールに出入りする電荷量を表し、
ＳＯＣｐａｃｋは、組電池の電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
ｎは、組電池を構成するセルの総数を表し、
ｍは、組電池を構成するモジュールの総数を表し、
ηｉは、ｉ番目のセルに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表し、
ηＭｊは、ｊ番目のモジュールに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）
【数２４】
2013123274.tif 000026
（上記式（VI）は、上記式（V）を、ｊ番目のモジュールの１番目のセルからｎＭｊ番目のセルまでのそれぞれと、１番目のモジュールからｍ番目のモジュールまでのそれぞれと、組電池とについて、マトリックス化して示した式である。）
【請求項９】
請求項７または８に記載の組電池の制御装置において、
前記電荷移動プロセス決定手段は、モジュール間で電荷移動を行なう際における、各モジュールの電荷移動を、電荷移動後の目標ＳＯＣからより離れたＳＯＣを有するモジュールから実行するように決定することを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記電荷移動プロセス決定手段は、前記組電池が放電中である場合には、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールのうち、電荷移動により入力させる電荷量が多いセルおよび／またはモジュールから優先して電荷移動を実行するように決定することを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記電荷移動プロセス決定手段は、前記組電池が充電中である場合には、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールのうち、電荷移動により出力させる電荷量が多いセルおよび／またはモジュールから優先して電荷移動を実行するように決定することを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記制御手段は、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールにおける電荷移動が間欠的に実行されるように、前記電荷移動回路をオン／オフ制御し、
前記電荷移動プロセス決定手段は、算出した各セルおよび／または各モジュールごとの電荷移動量に応じて、前記電荷移動回路をオンとした際における電荷移動時間を、電荷移動を行なう全てのセルおよび／または全てのモジュールについて割り当てることを特徴とする組電池の制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記制御手段は、各モジュールを構成するセルのＳＯＣ差または電圧差が予め定められた第１閾値以上であるか否か、および、前記組電池を構成するモジュールのＳＯＣ差または電圧差が予め定められた第２閾値以上であるか否か、に基づいて、電荷移動を行なうセルおよび／またはモジュールを決定することを特徴とする組電池の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のセルを直列に接続し、所定数ごとにモジュール化されてなる組電池の容量調整を行なう方法として、組電池を構成する各セル間や各モジュール間で、電荷移動を行なうアクティブバランシングが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５２１３６３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、上述した特許文献１に開示されたアクティブバランシングにおいては、以下の課題がある。
【０００５】
すなわち、特許文献１に開示されたアクティブバランシングにおいては、容量ばらつきの計測を行い、計測された容量ばらつきに基づいて、容量調整を行なうものであるため、容量ばらつきを精度良く算出する必要があることから、容量調整のための電荷移動、および各セル間の容量ばらつきの計測を繰り返し行なう必要がある。そのため、電荷移動を行なう際の電荷移動量を小さくした場合には、各セル間の容量ばらつきの計測の頻度が高くなってしまい、結果として、容量調整に要する時間が長くなってしまうという問題がある。特に、各セル間の容量ばらつきの計測を行なう際には、各セルの電圧やＳＯＣを精度良く測定する必要があることから、電荷移動を停止した後、残留電荷による電圧誤差や分極の解消を待ってから、電圧やＳＯＣを測定する必要があり、そのため、容量ばらつきの計測の頻度が高くなると、容量調整のための電荷移動を停止している時間が長くなってしまい、結果として、容量調整に要する時間が長くなってしまうこととなる。
【０００６】
一方で、容量調整のための電荷移動量を大きくした場合には、目標電圧あるいは目標ＳＯＣ付近で、充電と放電を繰り返すチャタリング現象が発生してしまい、チャタリング現象により、容量調整に要する時間が長くなってしまうという問題がある。特に、このようなチャタリング現象は、各セル間および各モジュール間において同時に、アクティブバランシングによる電荷移動を行なった場合により顕著となる。さらには、各セル間または各モジュール間における電荷移動の効率は１００％でないため、チャタリング現象により、容量調整に要する時間が長くなってしまうと、不要に電荷移動を行なうこととなってしまい、これにより電荷移動効率が低下してしまうという問題も生じてしまう。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、アクティブバランシングによる容量調整を、短い時間で、かつ、高効率で行なうことができる組電池の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数のセルを直列に接続してなる組電池において、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の充電状態と電荷を入出力した際の電荷移動損失とを考慮した電荷移動量、および電荷の入出力方向を算出し、算出した電荷移動量および電荷の入出力方向に基づいて、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、電荷移動を行なう順番を決定することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の容量および電荷移動損失を考慮して、電荷移動量および電荷の入出力方向を算出し、これに基づいて、電荷移動を行なう順番を決定することができるため、アクティブバランシングによる容量調整を、短い時間で、かつ、高効率で行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係る組電池システムを示す構成図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るセルバランシングを説明するための図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るセルバランシングを説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、セルバランシングのみを行なう方法、モジュールバランシングのみを行なう方法、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法のそれぞれの概要について説明するための図である。
【図５】図５は、アクティブバランシング方法の選択方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】図６は、本実施形態に係るセルバランシングを示す模式図である。
【図７】図７は、セルとモジュールとの間における電荷移動について説明するための図である。
【図８】図８は、セルバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。
【図９】図９は、セルバランシングを行なうセルの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、セルバランシングを行なうセルの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。
【図１１】図１１は、セルバランシングを行なうセルの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係るモジュールバランシングを示す模式図である。
【図１３】図１３は、モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。
【図１５】図１５は、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。
【図１６】図１６は、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。
【図１７】図１７は、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係るセル−モジュールバランシングを示す模式図である。
【図１９】図１９は、セル−モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。
【図２０】図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）は、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を間欠的に行なう場合における容量調整方法の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、本実施形態に係る手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果（各モジュールを構成する各セルのＳＯＣの変化）を示す図である。
【図２２】図２２は、本実施形態に係る手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果（各モジュールのＳＯＣの変化）を示す図である。
【図２３】図２３は、従来例の手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果（各モジュールを構成する各セルのＳＯＣの変化）を示す図である。
【図２４】図２４は、従来例の手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果（各モジュールのＳＯＣの変化）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
＜組電池システムの構成＞
図１は、本実施形態に係る組電池システムを示す構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る組電池システムは、複数のセルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，・・・を直列に接続し、これらが所定数ごとにモジュール化されてなる組電池１００、および組電池１００を制御するための制御装置１０、セルコントローラ２０ａ，２０ｂ、モジュールコントローラ３０を備えている。
【００１３】
組電池１００は、複数のセルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，・・からなり、これら複数のセルは、４つのセルを一組としてモジュール化されている。すなわち、セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、モジュールＭ１としてモジュール化されており、また、セルＣ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８は、モジュールＭ２としてモジュール化されている。なお、図１においては、４つのセルをモジュール化してなる例を示したが、各モジュールを構成するセルの数は２つでも、また３つでもよいし、あるいは、５つ以上でもよい。また、図１においては、８つのセルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８のみを代表して示したが、組電池１００を構成するセルの数は特に限定されず、適宜設定することができる。
【００１４】
制御装置１０は、組電池１００を制御するための装置であり、具体的には、制御装置１０は、セルコントローラ２０ａ，２０ｂ、モジュールコントローラ３０に各種指令を送出することで、組電池１００を構成するセルおよびモジュール間において、アクティブバランシングによる容量調整を行なう。なお、具体的な容量調整方法は後述する。
【００１５】
セルコントローラ２０ａは、モジュールＭ１を構成する各セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と、モジュールＭ１との間でアクティブバランシングによる容量調整を行なうための装置であり、同様に、セルコントローラ２０ｂは、モジュールＭ２を構成する各セルＣ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８と、モジュールＭ２との間でアクティブバランシングによる容量調整を行なうための装置であり、これらセルコントローラは、各モジュールに対応して設けられる。すなわち、図１においては、セルコントローラ２０ａ，２０ｂのみを代表して示しているが、本実施形態に係る組電池システムは、組電池１００を構成するモジュールの数に応じた数のセルコントローラを備えている。
【００１６】
ここで、セルコントローラ２０ａを例示すると、セルコントローラ２０ａは、制御装置１０からの指令に基づき、セルバランシング回路２００ａを制御することで、モジュールＭ１を構成する各セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と、モジュールＭ１との間で容量調整、すなわち、セルバランシング（セルとモジュールとの間での容量調整）を行なう。セルバランシング回路２００ａは、図１に示すように、スイッチＳ１〜Ｓ８、ダイオードＤ１、およびトランスＴ１を備えている。
【００１７】
以下、セルコントローラ２０ａにより実行されるセルバランシングについて説明する。たとえば、モジュールＭ１を構成するセルＣ２から、モジュールＭ１へと放電する場合には、図２に示すように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７が閉とされ、スイッチＳ８を開閉制御することにより、セルＣ２が放電し、セルＣ２の放電により出力された電荷が、トランスＴ１を介して、モジュールＭ１を充電するための電荷に変換され、これにより、モジュールＭ１（モジュールＭ１を構成する全てのセルＣ１〜Ｃ４）が充電されることとなる。ここで、セルＣ２の電圧をＶｃｅｌｌ＿２とし、セルＣ２からの放電電流をＩｃｅｌｌ＿２とし、モジュールＭ１全体の電圧をＶｍｏｄｕｌｅ＿１とし、モジュールＭ１の充電電流をＩｍｏｄｕｌｅ＿１とし、充電方向に電流が流れる場合をプラスとし、逆に、放電方向に電流が流れる場合をマイナスとした場合に、下記式（１）の関係が成り立つこととなる。
η×Ｖｃｅｌｌ＿２×Ｉｃｅｌｌ＿２＝−Ｖｍｏｄｕｌｅ＿１×Ｉｍｏｄｕｌｅ＿１    （１）
なお、ηは、トランスＴ１の電荷移動効率を示す。
【００１８】
あるいは、これとは逆に、モジュールＭ１を構成するセルＣ２に、モジュールＭ１から充電する場合には、図３に示すように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７を閉とし、スイッチＳ８を開閉制御することにより、モジュールＭ１から出力された電荷が、トランスＴ１を介して、セルＣ２に充電されることとなり、この場合には、下記式（２）の関係が成り立つこととなる。
Ｖｃｅｌｌ＿２×Ｉｃｅｌｌ＿２＝−η×Ｖｍｏｄｕｌｅ＿１×Ｉｍｏｄｕｌｅ＿１    （２）
【００１９】
このように、本実施形態では、セルコントローラ２０ａによって、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７を閉とし、スイッチＳ８を開閉制御させることにより、モジュールＭ１を構成するセルＣ２からモジュールＭ１へ、あるいは、モジュールＭ１からセルＣ２へ電荷を移動させることができる。本実施形態では、このようにしてセルバランシングを実行する。
【００２０】
なお、セルバランシング回路２００ａを構成する各スイッチのうち、スイッチＳ１〜Ｓ５は、セルバランシングを実行するためのスイッチに該当する。そのため、図２、図３に示すように、セルＣ２とモジュールＭ１との間でセルバランシングを実行する場合には、スイッチＳ２，Ｓ３を閉としたが、たとえば、セルＣ１とモジュールＭ１との間でセルバランシングを実行する場合には、スイッチＳ１，Ｓ２を閉とすればよい。同様に、セルＣ３の場合には、スイッチＳ３，Ｓ４を閉とし、また、セルＣ４の場合には、スイッチＳ４，Ｓ５を閉とすればよい。また、スイッチＳ６，Ｓ７は電荷移動方向を制御するためのスイッチであり、図２、図３に示すように、所望の電荷方向に応じてスイッチＳ６，Ｓ７を制御することにより、各セルＣ１〜Ｃ４からモジュールＭ１へと放電したり、逆に、モジュールＭ１から各セルＣ１〜Ｃ４に充電することができるようになっている。さらに、スイッチＳ８は、開閉制御することにより、トランスＴ１を介して、電荷移動を行なう際に用いられるスイッチである。
【００２１】
また、同様に、セルコントローラ２０ｂは、セルバランシング回路２００ｂを制御することで、モジュールＭ２を構成する各セルＣ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８と、モジュールＭ２との間で容量調整、すなわち、セルバランシングを行なうための装置であり、セルバランシング回路２００ｂは、上述したモジュールＭ１に対応するセルバランシング回路２００ａと同様に、スイッチＳ１１〜Ｓ１８、ダイオードＤ２、およびトランスＴ２を備えている。そして、上記と同様にして、セルコントローラ２０ｂによって、セルバランシング回路２００ｂを構成するスイッチＳ１１〜Ｓ１８を制御することにより、モジュールＭ２を構成する各セルＣ５〜Ｃ８と、モジュールＭ２との間で電荷を移動させるセルバランシングが実行されるようになっている。
【００２２】
モジュールコントローラ３０は、モジュールＭ１，Ｍ２間でアクティブバランシングによる容量調整を行なうための装置であり、モジュールコントローラ３０は、制御装置１０からの指令に基づき、モジュールバランシング回路３００を制御することで、モジュールＭ１と、モジュールＭ２と間で容量調整、すなわち、モジュールバランシング（モジュール間での容量調整）を行なう。なお、モジュールバランシング回路３００は、図１に示すように、スイッチＳ２１〜Ｓ２４、トランスＴ３，Ｔ４を備えている。
【００２３】
モジュールコントローラ３０による、モジュールＭ１と、モジュールＭ２との間における容量調整方法、すなわち、モジュールバランシングの方法としては、上述したセルコントローラ２０ａ，２０ｂによるセルバランシングと同様であり、その具体的な容量調整方法としては以下の通りである。
【００２４】
すなわち、モジュールＭ１（すなわち、モジュールＭ１を構成する全てのセルＣ１〜Ｃ４）から、モジュールＭ２（すなわち、モジュールＭ２を構成する全てのセルＣ５〜Ｃ８）へと放電し、モジュールＭ１からモジュールＭ２へと電荷を移動させる場合には、たとえば、スイッチＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を閉とし、ジュールＭ１に対応するスイッチＳ２１を開閉制御することにより、モジュールＭ１からモジュールＭ２へと電荷の移動が行なわれる。あるいは、これとは逆に、モジュールＭ２からモジュールＭ１へと放電し、モジュールＭ２からモジュールＭ１へと電荷を移動させる場合には、たとえば、スイッチＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２４を閉とし、モジュールＭ２に対応するスイッチＳ２３を開閉制御することにより、モジュールＭ２からモジュールＭ１へと電荷の移動が行なわれる。なお、図１においては、２つのモジュールＭ１，Ｍ２のみを例示して示したが、モジュールＭ１と、組電池１００を構成するモジュールＭ２以外のモジュールとの間で電荷移動を行なう場合にも、同様の方法にて実行することができる。もちろん、モジュールＭ２と、組電池１００を構成するモジュールＭ１以外のモジュールとの間で電荷移動、さらには、モジュールＭ１，Ｍ２以外のモジュール同士での電荷移動を行なう場合にも、同様の方法にて実行することができる。
【００２５】
このように、本実施形態の組電池システムは、セルバランシング回路２００ａ，２００ｂおよびモジュールバランシング回路３００を備え、これにより、各モジュールを構成するセルと、モジュール間の容量調整を行なうセルバランシングと、各モジュール間の容量調整を行なうモジュールバランシングとを実行できるものである。
【００２６】
ここで、図１に示す組電池システムにおいて、アクティブバランシングによる容量調整を行なう方法としては、次の３つの態様が挙げられる。すなわち、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法、の３つの態様が挙げられる。
【００２７】
そして、たとえば、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、容量調整前の状態において、各モジュールを構成する各セル間のＳＯＣがばらついており、さらには、各モジュール間のＳＯＣ（モジュールを構成する全てのセルの最大容量の合計に対する、モジュールを構成する全てのセルの現在の容量の合計の割合）もばらついている場合を考えると、まず、図４（Ａ）に示すように、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法においては、各モジュールを構成する、セル間のＳＯＣは均等となるものの、各モジュール間のＳＯＣは、ばらついたままとなってしまう。
【００２８】
また、図４（Ｂ）に示すように、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法においては、各モジュール間のＳＯＣは均等となるものの、各セル間のＳＯＣは、ばらついたままとなってしまう。
【００２９】
これに対し、図４（Ｃ）に示すように、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法においては、セル間のＳＯＣおよび各モジュール間のＳＯＣのいずれも均等なものとすることができる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、上記（Ａ）の方法を実行した後、上記（Ｂ）の方法を実行することにより、あるいはその逆の順番でこれらの方法を実行することにより、上記（Ｃ）の方法と同様に、セル間のＳＯＣおよび各モジュール間のＳＯＣのいずれも均等なものとすることが可能となる。しかしその一方で、上記（Ｃ）の方法によれば、上記（Ａ）の方法を実行した後、上記（Ｂ）の方法を実行した場合と比較して、容量調整時間を短縮化することが可能となるため、望ましい。
【００３１】
そのため、本実施形態では、まず、組電池１００を構成する各セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，・・・のＳＯＣを算出し、算出した各セルのＳＯＣに基づいて、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法のいずれを選択すべきかの判定を行なう。図５に、アクティブバランシング方法の選択方法を説明するためのフローチャートを示す。
【００３２】
まず、ステップＳ１では、制御装置１０により、組電池１００を構成する全てのセルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，・・・のＳＯＣを算出する処理が実行される。なお、各セルのＳＯＣの算出方法としては、特に限定されず、公知のＳＯＣ算出方法（セルの開路電圧とＳＯＣとの関係に基づいて、ＳＯＣを算出する方法等）を制限なく用いることができる。
【００３３】
ステップＳ２では、制御装置１０により、組電池１００を構成する全てのモジュールについて、下記式（３）にしたがい、各モジュールを構成する全てのセルのうち、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差Ａｊを算出する処理が行なわれる。
【数１】
2013123274.tif 000003
（なお、上記式（３）中、ＳＯＣｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルのＳＯＣを表し、ｎＭｊは、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を表し、Ａｊは、ｊ番目のモジュールにおける、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差を表す。）
【００３４】
次いで、ステップＳ３では、制御装置１０により、下記式（４）にしたがい、組電池１００を構成する全てのモジュールのうち、ＳＯＣが最大のモジュールと、ＳＯＣが最小のモジュールとのＳＯＣの差Ｂを算出する処理が行なわれる。なお、本実施形態においては、たとえば、モジュールを構成する各セルのＳＯＣの平均値を、モジュールのＳＯＣとすることができる。
【数２】
2013123274.tif 000004
（なお、上記式（４）中、ＳＯＣＭｊは、ｊ番目のモジュールのＳＯＣを表し、ｍは、組電池１００を構成するモジュールの数を表し、Ｂは、ＳＯＣが最大のモジュールと、ＳＯＣが最小のモジュールとのＳＯＣの差を表す。）
【００３５】
次いで、ステップＳ４では、ステップＳ３で算出したＳＯＣが最大のモジュールと、ＳＯＣが最小のモジュールとのＳＯＣ差Ｂが、所定の閾値δ以上であるか否かの判定が行なわれる。ＳＯＣ差Ｂが、所定の閾値δ以上である場合には、モジュールバランシングを行なう必要があると判定し、ステップＳ５に進む。一方、ＳＯＣ差Ｂが、所定の閾値δ未満である場合には、モジュールバランシングを行なう必要がないと判断して、ステップＳ８に進む。なお、所定の閾値δとしては、モジュール間のＳＯＣ差が容量調整が必要な程度に広がっていると判断できるような値に設定することができる。
【００３６】
ステップＳ４において、ＳＯＣ差Ｂが、所定の閾値δ以上であると判断された場合には、ステップ５に進み、ステップＳ５では、ステップＳ２において各モジュールごとに算出された、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差Ａｊについて、ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在したか否かの判定が行なわれる。なお、所定の閾値εとしては、同一のモジュールを構成するセル間のＳＯＣ差が容量調整が必要な程度に広がっていると判断できるような値に設定することができる。そして、ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在した場合には、セルバランシングを行う必要があると判断して、ステップＳ６に進み、ステップＳ６において、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法が選択される。なお、この場合においては、ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールについてのみ、セルバランシングが実行されることとなる。一方、ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在しかなった場合には、ステップＳ７に進み、ステップＳ７において、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法が選択される。
【００３７】
あるいは、ステップＳ４において、ＳＯＣ差Ｂが、所定の閾値δ未満であると判断された場合には、ステップ８に進み、ステップＳ８においても、上述したステップＳ５と同様に、ステップＳ２において各モジュールごとに算出された、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差Ａｊについて、ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在したか否かの判定が行なわれる。ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在した場合には、セルバランシングを行う必要があると判断して、ステップＳ９に進み、ステップＳ９において、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法が選択される。なお、この場合においては、ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールについてのみ、セルバランシングが実行されることとなる。一方、ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在しかなった場合には、ステップＳ１０に進み、ステップＳ１０において、容量調整を行なわないと決定される。
【００３８】
本実施形態では、以上のようにして、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法の選択、あるいは、容量調整を行なわないとの決定がなされる。以下においては、各方法により容量調整を行なう場合における具体的な方法について説明する。
【００３９】
なお、図５に示す例においては、各セルのＳＯＣを算出し、ＳＯＣ差Ａｊ、ＳＯＣ差Ｂを求め、これに基づき、容量調整を行なう方法を選択する態様を例示したが、各セルの端子電圧の値に基づいて、容量調整を行なう方法を選択するような態様としてもよい。
【００４０】
＜（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法＞
まず、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法における、具体的な容量調整方法について説明する。（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法は、図５に示すアクティブバランシング方法を決定する処理において、セルバランシングのみを行なうと判定された場合(ステップＳ９)に実行される。まず、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法においては、図５に示すアクティブバランシング方法を決定する処理におけるステップＳ８において、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差Ａｊについて、ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上であると判定されたモジュールを特定する処理を実行し、ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上であると判定されたモジュールについてセルバランシングを行なうことを決定する。
【００４１】
なお、本実施形態に係るセルバランシングは、上述したように、セルバランシングの対象となるモジュールを構成する各セルと、モジュールとの間において電荷移動を行ない、これにより、モジュール内にて容量調整を行なう方法である。ここで、図６に、本実施形態に係るセルバランシングを示す模式図を示す。なお、図６中においては、組電池１００を構成するモジュールのうち、ｊ番目のモジュールであるモジュール＃ｊにおいて行なわれるセルバランシングを模式的に示している。そして、図６に示すように、以下においては、モジュール＃ｊを構成する１番目のセル＃１に、モジュール＃ｊから移動する電荷量をｙ１とし、ｉ番目（ｉ＝１〜ｎＭｊ、ただし、ｎＭｊは、ｊ番目のモジュールのセル数）のセル＃ｉに、モジュール＃ｊから移動する電荷量をｙｉとし、ｎＭｊ番目のセル＃ｎＭｊに、モジュール＃ｊから移動する電荷量をｙｎＭｊとする。
【００４２】
ここで、モジュール＃ｊを構成するセル＃ｉと、モジュール＃ｊとの間における電荷移動を行なう場合について考える。なお、以下においては、図７に示すように、モジュール＃ｊからセル＃ｉに移動する電荷量をｙｉとし、電荷移動効率をηｉ（ηｉ＜１）とし、電荷移動前のモジュール＃ｊの容量をＱＭｊとし、電荷移動前のセル＃ｉの容量をＱｉとする。そして、電荷量ｙｉの符号を、モジュール＃ｊからセル＃ｉに放電が行なわれる場合にプラスと定義し、逆に、セル＃ｉからモジュール＃ｊに放電が行なわれる場合にマイナスと定義した場合に、以下の関係が成り立つこととなる。
【００４３】
すなわち、ｙｉ＞０である場合には、モジュール＃ｊからセル＃ｉに電荷の移動が行なわれ、この場合には、モジュール＃ｊから出力される電荷の電荷量はｙｉとなり、これに対し、セル＃ｉが受け取る電荷の電荷量はηｉ×ｙｉとなる。一方、ｙｉ＜０である場合には、セル＃ｉからモジュール＃ｊに電荷の移動が行なわれ、この場合には、セル＃ｉから出力される電荷の電荷量は、１／ηｉ×｜ｙｉ｜となり、これに対し、モジュール＃ｊが受け取る電荷の電荷量は｜ｙｉ｜となる。そのため、この場合には、下記式（５）の関係が成り立つこととなる。
【数３】
2013123274.tif 000005
（なお、上記式（５）において、ＱＭｊ’ は、電荷移動後のモジュール＃ｊの容量を表し、Ｑｉ’は、電荷移動後のセル＃ｉの容量を表す。）
【００４４】
そのため、セル＃ｉ、およびモジュール＃ｊにおける、セルバランシングにより入出力される電荷量と、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係は、下記式（６）により示すことができる。
【数４】
2013123274.tif 000006
（上記式（６）において、
ｉは、１〜ｎＭｊ（ただし、ｎＭｊは、ｊ番目のモジュールのセル数）の整数を表し、
ＳＯＣｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑｍａｘ，ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｋｉ・ｙｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルに出入りする電荷量を表し、
ＳＯＣＭｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
ηｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）
【００４５】
なお、上記式（６）において、Ｑｉ、Ｑｉ，ｍａｘ、ｋｉは既知のパラメータ（あるいは、既知のパラメータより導出可能なパラメータ）となり、一方、ｘ、ｙｉは未知のパラメータとなる。すなわち、セルバランシングを行なうモジュールのセル数ｎＭｊに対して、ｎＭｊ＋１個の未知パラメータ（ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎＭｊ−１，ｙｎＭｊ，ｘ）が存在することとなる。
【００４６】
そのため、本実施形態では、下記式（７）に示すように、セルバランシングを行うｎＭｊ個の各セルのそれぞれ、およびセルバランシングを行なうモジュールについて、上記式（６）に対応する式をたてることができ、この下記式（７）をマトリックス化して示すと下記式（８）となる。なお、本実施形態においては、セルバランシングを行なうことにより、セルバランシング後の全てのセルは充電量（ＳＯＣ）が等しくなると考えることができるため、下記式（７）において、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）を示すｘ（ｘ＝０〜１）の値は、セルバランシングを行うｎＭｊ個の全てのセル、およびこれらのセルから構成されるモジュールにおいて、等しい値とすることができる。
【数５】
2013123274.tif 000007
【数６】
2013123274.tif 000008
【００４７】
そして、本実施形態では、上記式（８）に示すマトリックスにおいて、ｘの値およびｙｉ（ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎＭｊ−１，ｙｎＭｊ）の値を演算することにより、セルバランシング時の目標充電量（ｘの値）、および各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙｉの値）を算出することができる。しかしその一方で、上記式（８）に示すマトリックスにおいて、ｋｉの値については、ｙｉの値がプラスであるのか、あるいはマイナスの値であるのかでその値が変化するため、上記式（８）に示すマトリックスから、直接ｘの値およびｙｉの値を演算することはできない。すなわち、ｙｉの値がプラスの場合には、ｋｉの値はηｉとなり、ｙｉの値がマイナスの場合には、ｋｉの値は１／ηｉとなるため（上記式（６）参照）、上記式（８）に示すマトリックスから、直接ｘの値およびｙｉの値を演算することはできない。
【００４８】
そのため、本実施形態では、以下に説明する仮設演算処理を行なうことで、上記式（８）に示すマトリックスから、ｘの値およびｙｉの値を演算し、これにより、セルバランシング時の目標充電量（ｘの値）、および各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙｉの値）に加えて、電荷移動方向（ｙｉの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｋｉの値がηｉであるか１／ηｉであるか）を演算する。ここで、図８は、セルバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明する仮設演算処理は、制御装置１０により実行される。
【００４９】
まず、ステップＳ１０１では、上記式（８）に示すマトリックスにおいて、全てのｋｉの値（すなわち、ｋ１，ｋ２，・・・，ｋｎＭｊ−１，ｋｎＭｊの全ての値）をｋｉ＝ηｉに設定する。すなわち、ステップＳ１では、セルバランシングを行なうモジュールを構成する全てのセルの電荷移動方向を、モジュールからセルに移動する方向となるように、ｋｉの値をｋｉ＝ηｉに仮に設定する。
【００５０】
次いで、ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１または後述するステップＳ１０５において仮に設定されたｋｉの値に基づいて、上記式（８）に示すΓＣのマトリックスの構築を行なう。
【００５１】
次いで、ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で構築したΓＣのマトリックスに基づいて、上記式（８）から導出される下記式（９）に基づいて、ΘＣの値、すなわち、ｘの値およびｙｉ（ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎＭｊ−１，ｙｎＭｊ）の値を演算し、得られたｘの値およびｙｉの値を、容量調整後のＳＯＣおよび各セル間の電荷移動量として、仮に設定する。
【数７】
2013123274.tif 000009
【００５２】
次いで、ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３において仮に設定されたｙｉの値、さらに、ステップＳ１０１または後述するステップＳ１０５において仮に設定されたｋｉの値に基づき、全てのｋｉ（ｉ＝１〜ｎＭｊ）およびこれに対応するｙｉ（ｉ＝１〜ｎＭｊ）について、「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しているか否かの判定が行なわれる。
【００５３】
判定の結果、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉのうち、少なくとも一部が「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しない場合には、ステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０５において、全てのｋｉ（ｉ＝１〜ｎ）のうち、「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しなかったｋiを、ｋi＝１／ｋiとし、ステップＳ１０２に戻る。すなわち、ｋi＝ηｉに設定されていた場合にはｋi＝１／ηｉに仮に設定し、ｋi＝１／ηｉに設定されていた場合にはｋi＝ηｉに仮に設定する。そして、再度、仮に設定したｋiに基づいて、Γｃのマトリックスの構築を実行し（ステップＳ１０２）、上記式（９）に基づいて、Θｃの値の演算を行い（ステップＳ１０３）、「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足したか否かの判定を行なう（ステップＳ１０４）。
【００５４】
そして、本実施形態では、最終的に、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉが「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足するまで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の動作を、ｋiの値を、ｋi＝１／ｋiに従って変化させながら、繰り返し実行する。そして、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉが「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足した場合には、セルバランシング時の目標充電量（ｘの値）、各セル間の電荷移動量（ｙｉの値）、および電荷移動方向（ｙｉの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｋｉの値がηｉであるか１／ηｉであるか）を決定できたと判断し、ステップＳ１０６に進む。次いで、ステップＳ６では、得られたｙｉの値より、下記式（１０）に従って、各セルの容量調整時間の算出を行なう。
【数８】
2013123274.tif 000010
（上記式（１０）中、ｔｉは、セルバランシングを行なうセルのうち、ｉ番目のセルの容量調整時間（単位は、秒）を表し、Ｉｂａｌは、容量調整電流（単位は、Ａ）を表す。）
【００５５】
以上のようにして、セルバランシングを行なう際における、電荷移動方向（ｙｉの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｙｉ、ならびに容量調整時間ｔｉが決定される。
【００５６】
次いで、制御装置１０は、上記方法により決定した電荷移動方向（ｙｉの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｙｉに基づいて、セルバランシングを行なう際における、セルバランシングを行なうセルの順序を決定する処理を行なう。具体的には、制御装置１０は、セルバランシングの効率化という点より、電荷移動量ｙｉの絶対値が最も大きなセルから順に容量調整を行なうように決定することができる。この場合において、セルバランシングを行なうモジュールが複数存在する場合には、各モジュールごとに独立して、セルバランシングを行なうセルの順序を決定し、各モジュールごとに独立して、同時にセルバランシングを行なうことができる。また、本実施形態においては、セルバランシングの効率をより高めるために、次の方法により、セルバランシングを行なうセルの順序を決定してもよい。
【００５７】
すなわち、まず、組電池１００が放電中である場合には、最もＳＯＣが低く、そのため、最も多くの電荷量を充電する必要があるセルから容量調整を行なうような構成とすることができる。たとえば、図９に示すように、モジュールを構成するセル数が６であり、６つのセル＃１〜＃６の電荷移動方向および電荷移動量が同図の関係にある場合には、図１０に示すように、最も多くの電荷量を充電する必要があるセルであるセル＃２から順に、セル＃５、セル＃６、セル＃４、セル＃１、セル＃３の順番で容量調整を行なうような構成とすることができる。特に、組電池１００が放電中である場合に、最もＳＯＣが低く、そのため、最も多くの電荷量を充電する必要があるセルから容量調整を行なうことで、組電池１００を構成するモジュールの放電電流の一部を、充電が必要となる電池の供給することができるため、セルバランシングおよび組電池１００の放電をより効率的に行なうことができる。
【００５８】
あるいは、これとは逆に、組電池１００が充電中である場合には、最もＳＯＣが高く、そのため、最も多くの電荷量を放電する必要があるセルから容量調整を行なうような構成とすることができる。たとえば、図９に示すように、モジュールを構成するセル数が６であり、６つのセル＃１〜＃６の電荷移動方向および電荷移動量が同図の関係にある場合には、図１１に示すように、最も多くの電荷量を放電する必要があるセルであるセル＃１から順に、セル＃３、セル＃２、セル＃５、セル＃６、セル＃４の順番で容量調整を行なうような構成とすることができる。特に、組電池１００が充電中である場合に、最もＳＯＣが高く、そのため、最も多くの電荷量を放電する必要があるセルから容量調整を行なうことで、放電が必要となるセルからの充電電流を、組電池１００を構成するモジュールの充電電流の一部として用いることができるため、セルバランシングおよび組電池１００の充電をより効率的に行なうことができる。
【００５９】
また、本実施形態では、セルバランシングを行なうセルの順序を決定する際に、電荷移動量ｙｉに代えて、容量調整時間ｔｉを用いるような構成としてもよい。
【００６０】
そして、制御装置１０は、上記方法にしたがって算出された電荷移動方向（ｙｉの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｙｉ（あるいは、容量調整時間ｔｉ）の情報、ならびに、セルバランシングを行なうセルの順序の情報を、各セルコントローラ（たとえば、図１に示すセルコントローラ２０ａ，２０ｂ）に送信し、各セルコントローラにセルバランシング回路（たとば、セルバランシング回路２００ａ，２００ｂ）の制御を行なわせることで、各セル間で電荷を移動させることにより容量調整を行なうセルバランシングが実行される。
【００６１】
また、この場合において、電荷移動を行なうセルのうち、一部のセルについてその温度が予め定められた所定値以上であることが検出された場合には、該セルが高温となってしまい劣化等してしまうことを避けるため、このような場合には、上述した方法により決定したセルバランシングの順序にかかわらず、温度が予め定められた所定値以上であると検出されたセルについては、セルバランシングを実行する順序が到来した場合でも、セルバランシングを実行せず、温度が予め定められた所定値未満となった際に、セルバランシングを実行するような構成としてもよい。なお、セルの温度は、たとえば、セル近傍に設置された温度センサ等により検出することができる。
【００６２】
あるいは、セルバランシングを実行しているセルについて、セルバランシングによる電荷の移動により、予め定められた過充電電圧または過充電電圧に到達したことが検出された場合には、当該セルについてセルバランシングを中止し、次にセルバランシングを行なうことが決定されているセルについて、先にセルバランシングを行なうような構成としてもよい。
【００６３】
＜（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法＞
次いで、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法における、具体的な容量調整方法について説明する。（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法は、図５に示すアクティブバランシング方法を決定する処理において、モジュールバランシングのみを行なうと判定された場合（ステップＳ７）に実行される。本実施形態に係るモジュールバランシングは、上述したように、モジュールバランシングの対象となるモジュール間において電荷移動を行ない、これにより、モジュール間にて容量調整を行なう方法である。
【００６４】
ここで、図１２に、本実施形態に係るモジュールバランシングを示す模式図を示す。図１２に示すように、以下においては、組電池１００を構成する１番目のモジュール＃１に、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚ１とし、ｊ番目（ｊ＝１〜ｍ、ただし、ｍは、組電池１００を構成するモジュールの数）のモジュール＃ｊに、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚｊとし、ｍ番目のモジュール＃ｍに、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚｍとする。
【００６５】
そして、モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングと同様に、モジュール＃ｊ、および組電池１００全体における、モジュールバランシングにより入出力される電荷量と、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係は、下記式（１１）により示すことができる。
【数９】
2013123274.tif 000011
（上記式（１１）において、
ＳＯＣＭｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑｍａｘ，ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｎＭｊは、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を表し、
ｎＭｊ・ｐｊ・ｚｊは、ｊ番目のモジュールに出入りする電荷量を表し、
ＳＯＣｐａｃｋは、組電池の電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
ｎは、組電池を構成するセルの総数を表し、
ｍは、組電池を構成するモジュールの総数を表し、
ηＭｊは、ｊ番目のモジュールに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）
【００６６】
そして、上記式（１１）においても、上記式（６）と同様に、Ｑｉ、Ｑｉ，ｍａｘ、ｐｊは既知のパラメータ（あるいは、既知のパラメータより導出可能なパラメータ）となり、一方、ｘ、ｚｊは未知のパラメータとなる。すなわち、モジュールバランシングを行うモジュールの数をｍとした場合には、ｍ＋１個の未知パラメータ（ｚ１，ｚ２，・・・，ｚｍ−１，ｚｍ，ｘ）が存在することとなる。
【００６７】
そのため、セルバランシングの場合と同様に、上記式（１１）を、モジュールバランシングを行なうｍ個の各モジュールについて、マトリックス化して示すと下記式（１２）が得られることとなる。なお、モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングと同様に、モジュールバランシング後の全てのモジュールは充電量（ＳＯＣ）が等しくなると考えることができるため、上記式（１２）において、モジュールバランシング後の充電量（ＳＯＣ）を示すｘ（ｘ＝０〜１）の値は、モジュールバランシングを行うｍ個の全てのモジュール、および組電池１００全体において等しい値とすることができる。
【数１０】
2013123274.tif 000012
【００６８】
そして、モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングと同様に、以下に説明する仮設演算処理を行なうことで、上記式（１２）に示すマトリックスから、ｘの値およびｚｊの値を演算し、これにより、モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、および各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）に加えて、電荷移動方向（ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｐｊの値がηＭｊであるか１／ηＭｊであるか）を演算する。ここで、図１３は、モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明する仮設演算処理は、制御装置１０により実行される。
【００６９】
まず、ステップＳ２０１では、上述したセルバランシングと同様に、上記式（１２）に示すマトリックスにおいて、全てのｐｊの値（すなわち、ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍ−１，ｐｍの全ての値）をｐｊ＝ηＭｊに仮に設定する。そして、ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１または後述するステップＳ２０５において仮に設定されたｐｊの値に基づいて、上記式（１２）に示すΓＭのマトリックスの構築を行なう。
【００７０】
次いで、ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で構築したΓＭのマトリックスに基づいて、上記式（１２）から導出される下記式（１３）に基づいて、ΘＭの値を演算し、得られたｘの値およびｐｊの値を、容量調整後のＳＯＣおよび各モジュール間の電荷移動量として、仮に設定する。
【数１１】
2013123274.tif 000013
【００７１】
次いで、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３において仮に設定されたｚｊの値、さらに、ステップＳ２０１または後述するステップＳ２０５において仮に設定されたｐｊの値に基づき、全てのｐｊ（ｊ＝１〜ｍ）およびこれに対応するｚｊ（ｊ＝１〜ｍ）について、「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しているか否かの判定が行なわれる。
【００７２】
判定の結果、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊのうち、少なくとも一部が「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しない場合には、ステップＳ２０５に進み、ステップＳ２０５において、全てのｐｊ（ｊ＝１〜ｍ）のうち、「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しなかったｐｊを、ｐｊ＝１／ｐｊに仮に設定し、ステップＳ２０２に戻る。そして、再度、仮に設定したｐｊに基づいて、ΓＭのマトリックスの構築を実行し（ステップＳ２０２）、上記式（１３）に基づいて、ΘＭの値の演算を行い（ステップＳ２０３）、このような処理を、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊが、「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足するまで（ステップＳ２０４＝Ｙｅｓ）、繰り返し実行する。
【００７３】
そして、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊが「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足した場合には、モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）、および電荷移動方向（ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｐｊの値がηＭｊであるか１／ηＭｊであるか）を決定できたと判断し、ステップＳ２０６に進み、得られたｚｊの値より、下記式（１４）に従って、各モジュールの容量調整時間の算出を行なう。
【数１２】
2013123274.tif 000014
（上記式（１４）中、ｔＭｊは、モジュールバランシングを行なうモジュールのうち、ｊ番目のモジュールの容量調整時間（単位は、秒）、Ｉｂａｌは、容量調整電流（単位は、Ａ））
【００７４】
以上のようにして、モジュールバランシングを行なう際における、電荷移動方向（ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各モジュールの電荷移動量ｚｊ、ならびに容量調整時間ｔＭｊが決定される。
【００７５】
次いで、制御装置１０は、上記方法により決定した電荷移動方向（ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｚｊに基づいて、モジュールバランシングを行なう際における、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を決定する処理を行なう。以下、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法において、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を決定する方法について、説明する。
【００７６】
たとえば、図１４に示すように、組電池１００が、８つのモジュールＭ＃１〜Ｍ＃８で構成されており、各モジュールＭ＃１〜Ｍ＃８の電荷移動方向および電荷移動量が同図の関係にある場合を例示する。そして、この場合においては、たとえば、下記式（１５）および図１５に示すように、モジュールナンバーの小さい方から順に一対のモジュールを選択し、選択した一対のモジュール間でモジュールバランシングを実行することができる。
【数１３】
2013123274.tif 000015
この場合においては、それぞれ、Ｍ＃１からＭ＃２への電荷の移動（ｑ１）が行なわれ、次いで、Ｍ＃１からＭ＃４への電荷の移動（ｑ２）、Ｍ＃１からＭ＃５への電荷の移動（ｑ３）、Ｍ＃３からＭ＃５への電荷の移動（ｑ４）、Ｍ＃３からＭ＃６への電荷の移動（ｑ５）、Ｍ＃３からＭ＃７への電荷の移動（ｑ６）、Ｍ＃８からＭ＃７への電荷の移動（ｑ７）が順に実行される。
【００７７】
あるいは、上記に代えて、モジュールバランシングを行なうモジュールを切替える回数を少なくするために、下記式（１６）および図１６に示すように、電荷移動量の大きなモジュールから順に、モジュールバランシングを実行するような構成としてもよい。下記式（１６）および図１６に示す方法によれば、上記式（１５）および図１５に示す方法と比較して、モジュールバランシングを行なうモジュールを切替える回数を少なくすることが可能となる。
【数１４】
2013123274.tif 000016
【００７８】
さらに、上記式（１６）および図１６に示す方法において、下記式（１７）および図１７に示すように、モジュールバランシングを行なう際の電荷移動量が多い順に、モジュールバランスを行なうような構成としてもよい。このような方法によれば、電荷移動量が多いプロセスを優先して実行することができ、結果として、最終的な目標ＳＯＣからより離れたＳＯＣを有するモジュールから優先して容量調整を行なうことが可能となるため、組電池１００が充電または放電されることにより、最終的な目標ＳＯＣからより離れたＳＯＣを有するモジュールが、下限閾値および上限閾値に到達してしまうことを有効に防止することができる。
【数１５】
2013123274.tif 000017
【００７９】
なお、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法においても、上記した方法に代えて、上述した（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法と同様に、組電池１００の放電中には、最もＳＯＣが低く、そのため、最も多くの電荷量を充電する必要があるモジュールから順に容量調整を行ない、組電池１００の充電中には、最もＳＯＣが高く、そのため、最も多くの電荷量を放電する必要があるモジュールから順に容量調整を行なうような構成としてもよい。
【００８０】
また、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法においても、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を決定する際に、電荷移動量ｚｊに代えて、容量調整時間ｔＭｊを用いるような構成としてもよい。
【００８１】
そして、制御装置１０は、上記方法にしたがって算出された電荷移動方向（ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各モジュールの電荷移動量ｚｊ（あるいは、容量調整時間ｔＭｊ）の情報、ならびに、モジュールバランシングを行なうモジュールの順番を、各モジュールコントローラ（たとえば、図１に示すモジュールコントローラ３０）に送信し、各モジュールコントローラにモジュールバランシング回路（たとば、モジュールバランシング回路３００）の制御を行なわせることで、各モジュール間で電荷を移動させることにより容量調整を行なうモジュールバランシングが実行される。
【００８２】
また、この場合において、組電池１００を構成するモジュールのうち、一部のモジュールについてその温度が予め定められた所定値以上であることが検出された場合には、該モジュールを構成する各セルが高温となってしまい劣化等してしまうことを避けるため、このような場合には、上述した方法により決定したモジュールバランシングの順序にかかわらず、温度が予め定められた所定値以上であると検出されたモジュールについては、モジュールバランシングを実行する順序が到来した場合でも、モジュールバランシングを実行せず、温度が予め定められた所定値未満となった際にモジュールバランシングを実行するような構成としてもよい。なお、モジュールの温度は、たとえば、モジュール近傍に設置された温度センサ等により検出することができる。
【００８３】
あるいは、モジュールバランシングを実行しているモジュールについて、モジュールバランシングによる電荷の移動により、予め定められた過充電電圧または過充電電圧に到達したことが検出された場合には、当該モジュールについてモジュールバランシングを中止し、次にモジュールバランシングを行なうことが決定されているモジュールについて、先にモジュールバランシングを行なうような構成としてもよい。
【００８４】
＜（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法＞
次いで、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法における、具体的な容量調整方法について説明する。（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法は、図５に示すアクティブバランシング方法を決定する処理において、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なうと判定された場合（ステップＳ６）に実行される。本実施形態に係るセルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法は、上述したように、セルバランシングの対象となるモジュールについて、該モジュールを構成するセルとモジュールとの間において電荷移動を行ない、これによりモジュールを構成する各セルの容量調整を行なうセルバランシングを実行し、かつ、これと同時に、モジュールバランシングの対象となるモジュール間において電荷移動を行ない、これにより、モジュール間にて容量調整を行なう方法である。なお、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法においても、上述した（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法と同様に、図５に示すアクティブバランシング方法を決定する処理におけるステップＳ５において、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差Ａｊについて、ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上であると判定されたモジュールを特定し、ＳＯＣ差Ａｊが、所定の閾値ε以上であると判定されたモジュールについてセルバランシングを行なうことを決定する処理が行なわれる。なお、以下においては、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法を、セル−モジュールバランシングとする。
【００８５】
ここで、図１８に、本実施形態に係るセル−モジュールバランシングを示す模式図を示す。図１８に示すように、以下においては、組電池１００を構成する１番目のモジュール＃１に、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚ１とし、ｊ番目（ｊ＝１〜ｍ、ただし、ｍは、組電池１００を構成するモジュールの数）のモジュール＃ｊに、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚｊとし、ｍ番目のモジュール＃ｍに、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚｍとする。また、図１８に示すように、モジュール＃１を構成するセル＃１、＃ｎＭ１にモジュール＃１から移動する電荷量をｙ１、ｙｎＭ１とし、モジュール＃ｊを構成するセル＃１、＃ｎＭｊにモジュール＃ｊから移動する電荷量をｙｉ、ｙｉ＋ｎＭｊとし、モジュール＃ｍを構成するセル＃１、＃ｎＭｍにモジュール＃ｍから移動する電荷量をｙｎ−ｎＭｍ＋１、ｙｎＭｍとする。
【００８６】
そして、セル−モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングのみを行なう場合およびモジュールバランシングのみを行う場合と同様に、各セル＃ｉおよびモジュール＃ｊにおける、セルバランシングにより入出力される電荷量と、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係、およびモジュール＃ｊ、および組電池１００全体における、モジュールバランシングにより入出力される電荷量と、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係は、下記式（１８）により示すことができる。
【数１６】
2013123274.tif 000018
（上記式（１８）において、
ｉは、１〜ｎ（ただし、ｎは、組電池を構成するセルの総数）の整数を表し、
ＳＯＣｉは、ｉ番目のセルの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑｉは、ｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑｍａｘ，ｉは、ｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｋｉ・ｙｉは、ｉ番目のセルが属するｊ番目のモジュールとの電荷移動により、ｉ番目のセルに出入りする電荷量を表し、
ｐｊ・ｚｊは、ｉ番目のセルが属するｊ番目のモジュールに出入りする単位セル当たりの電荷量を表し、
ＳＯＣＭｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑｍａｘ，ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｎＭｊは、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を表し、
ｎＭｊ・ｐｊ・ｚｊは、ｊ番目のモジュールに出入りする電荷量を表し、
ＳＯＣｐａｃｋは、組電池の電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
ｎは、組電池を構成するセルの総数を表し、
ｍは、組電池を構成するモジュールの総数を表し、
ηｉは、ｉ番目のセルに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表し、
ηＭｊは、ｊ番目のモジュールに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）
【００８７】
そして、上記式（１８）においても、上記式（６）、（１１）と同様に、Ｑｉ、Ｑｉ，ｍａｘ、ｋｉ、ｐｊは既知のパラメータ（あるいは、既知のパラメータより導出可能なパラメータ）となり、一方、ｘ、ｙｉ、ｚｊは未知のパラメータとなる。すなわち、モジュールバランシングを行うセルの数をｎとし、モジュールの数をｍとした場合には、ｎ＋ｍ＋１個の未知パラメータ（ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎ−１，ｙｎ，ｚ１，ｚ２，・・・，ｚｍ−１，ｚｍ，ｘ）が存在することとなる。
【００８８】
そのため、セルバランシングのみを行う場合、およびモジュールバランシングのみを行う場合と同様に、上記式（１８）を、セルバランシングを行なうｎ個の各セル、モジュールバランシングを行なうｍ個の各モジュールについて、マトリックス化して示すと下記式（１９）が得られることとなる。なお、セル−モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングにみを行なう場合、およびモジュールバランシングのみを行う場合と同様に、セル−モジュールバランシングを行なった後の全てのセルおよびモジュールは充電量（ＳＯＣ）が等しくなると考えることができる。そのため、上記式（１８）において、セル−モジュールバランシングを行なった後の充電量（ＳＯＣ）を示すｘ（ｘ＝０〜１）の値は、セルバランシングを行なうｎ個の全てのセル、モジュールバランシングを行なうｍ個の全てのモジュール、および組電池１００全体において等しい値とすることができる。
【数１７】
2013123274.tif 000019
【００８９】
そして、セル−モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングのみを行なう場合、およびモジュールバランシングのみを行なう場合と同様に、以下に説明する仮設演算処理を行なうことで、上記式（１９）に示すマトリックスから、ｘの値、ｙｉの値、およびｚｊの値を演算し、これにより、セル−モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、セルバランシングにおけるセルとモジュール間の電荷移動量（ｙｉの値）、モジュールバランシングにおける各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）に加えて、電荷移動方向（ｙｉ、ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか、ｋｉの値がηｉであるか１／ηｉであるか、さらには、ｐｊの値がηＭｊであるか１／ηＭｊであるか）を演算する。ここで、図１９は、セル−モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。なお、図１９に示すフローチャートにおいては、組電池１００を構成する全てのモジュールについてセルバランシングを行なう場合における処理を示している。また、以下に説明する仮設演算処理は、制御装置１０により実行される。
【００９０】
まず、ステップＳ３０１では、上述したセルバランシングのみを行なう場合、モジュールバランシングのみを行なう場合と同様に、上記式（１９）に示すマトリックスにおいて、全てのｋｉの値（すなわち、ｋ１，ｋ２，・・・，ｋｎの全ての値）をｋｉ＝ηｉに仮に設定するとともに、全てのｐｊの値（すなわち、ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍの全ての値）の値をｐｊ＝ηＭｊに仮に設定する。そして、ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１または後述するステップＳ３０５、Ｓ３０６において仮に設定されたｋｉ、ｐｊの値に基づいて、上記式（１９）に示すマトリックスにおける、ΓＣＭのマトリックスの構築を行なう。
【００９１】
次いで、ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で構築したΓＣＭのマトリックスに基づいて、上記式（１９）から導出される下記式（２０）に基づいて、ΘＣＭの値を演算し、得られたｘの値およびｋｉ、ｐｊの値を、容量調整後のＳＯＣ、ならびに、各セルとモジュール間、および各モジュール間の電荷移動量として、仮に設定する。
【数１８】
2013123274.tif 000020
【００９２】
次いで、ステップＳ３０４では、全てのｋｉ（ｉ＝１〜ｎ）およびこれに対応するｙｉ（ｉ＝１〜ｎ）について、「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しており、かつ、全てのｐｊ（ｊ＝１〜ｍ）およびこれに対応するｚｊ（ｊ＝１〜ｍ）について、「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しているか否かの判定が行なわれる。
【００９３】
判定の結果、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉのうち、少なくとも一部が「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しない場合、ならびに、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊのうち、少なくとも一部が「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しない場合には、ステップＳ３０５に進む。そして、ステップＳ３０５では、全てのｋｉ（ｉ＝１〜ｎ）のうち、「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足しなかったｋiを、ｋi＝１／ｋiに仮に設定し、次いで、ステップＳ３０６に進み、ステップＳ３０６では、全てのｐｊ（ｊ＝１〜ｍ）のうち、「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足しなかったｐｊを、ｐｊ＝１／ｐｊに仮に設定し、ステップＳ３０２に戻る。
【００９４】
そして、再度、仮に設定したｋｉ、ｐｊに基づいて、ΓＣＭのマトリックスの構築を実行し（ステップＳ３０２）、上記式（２０）に基づいて、ΘＣＭの値の演算を行い（ステップＳ３０３）、このような処理を、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉが「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足し、かつ、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊが「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足（ステップＳ３０４＝Ｙｅｓ）するまで、繰り返し実行する。
【００９５】
そして、全てのｋｉおよびこれに対応するｙｉが「ｋｉ＜１、かつ、ｙｉ＜０」または「ｋｉ≧１、かつ、ｙｉ≧０」の関係を満足し、かつ、全てのｐｊおよびこれに対応するｚｊが「ｐｊ＜１、かつ、ｚｊ＜０」または「ｐｊ≧１、かつ、ｚｊ≧０」の関係を満足した場合には、セル−モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙｉの値）、各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）、および電荷移動方向（ｙｉ、ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか、ｋｉの値がηｉであるか１／ηｉであるか、さらには、ｐｊの値がηＭｊであるか１／ηＭｊであるか）を決定できたと判断し、ステップＳ３０７に進み、得られたｙｉの値、ｚｊの値より、上記式（１０）、上記式（１４）に従って、各セルおよび各モジュールの容量調整時間の算出を行なう。
【００９６】
以上のようにして、セル−モジュールバランシングを行なう際における、電荷移動方向（ｙｉ、ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙｉの値）、および各モジュール間の電荷移動量（ｚｊの値）、ならびに容量調整時間ｔｉ、ｔＭｊが決定される。
【００９７】
次いで、制御装置１０は、上記方法により決定した電荷移動方向（ｙｉ、ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、各セルとモジュールとの間の電荷移動量ｙｉ、および各モジュール間の電荷移動量ｚｊに基づいて、セル−モジュールバランシングを行なう際における、セルバランシングを行なうセルの順序、およびモジュールバランシングを行なうモジュールの順序を決定する処理を行なう。
【００９８】
なお、本実施形態においては、セル−モジュールバランシングを行なう際には、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に、実行することができるため、セルバランシングを行なうモジュールの順序、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序をそれぞれ独立に決定することができ、それぞれ独立に決定した順序にて、セルバランシングおよびモジュールバランシングを行なうことができる。なお、セルバランシングを行なうモジュールの順序は、たとえば、上述した（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法と同様の方法にて決定することができる。この場合において、セルバランシングを行なうモジュールが複数存在する場合には、各モジュールごとに独立して、セルバランシングを行なうセルの順序を決定し、各モジュールごとに独立して、同時にセルバランシングを行なうことができる。また、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序は、たとえば、上述した（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法と同様の方法にて決定することができる。
【００９９】
そして、制御装置１０は、上記方法にしたがって算出された電荷移動方向（ｙｉ、ｚｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルおよび各モジュールの電荷移動量ｙｉ、ｚｊ（あるいは、容量調整時間ｔｉ、ｔＭｊ）の情報、ならびに、セルバランシングを行なうセルの順序およびモジュールバランシングを行なうモジュールの順序の情報を、各セルコントローラ（たとえば、図１に示すセルコントローラ２０ａ，２０ｂ）および各モジュールコントローラ（たとえば、図１に示すモジュールコントローラ３０）に送信し、各セルコントローラにセルバランシング回路（たとば、セルバランシング回路２００ａ，２００ｂ）の制御を、また、各モジュールコントローラにモジュールバランシング回路（たとば、モジュールバランシング回路３００）の制御を行なわせることで、各セル間および各モジュール間で電荷を移動させることにより容量調整を行なうセル−モジュールバランシングが実行される。
【０１００】
また、セル−モジュールバランシングを行なう際には、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に、実行することができる一方で、たとえば、同一のモジュールについて、セルバランシングとモジュールバランシングとを同時に行なう場合には、該モジュールを構成する各セル間を接続する導線に、セルバランシングの電流、モジュールバランシングの電流、さらには組電池１００の通常使用による充放電電流が重畳して流れることとなり、そのため、これらの重畳した電流が、各セル間を接続する導線の許容電流を超えてしまう場合が考えられる。そのため、このような場合には、セルバランシングを実行しているセルについて、セルバランシングを中止し、次にセルバランシングを行なうことが決定されているセルについて、先にセルバランシングを行なうような構成とする。あるいは、セルバランシングを行なうセルを変更した場合でも、依然として、重畳した電流が、各セル間を接続する導線の許容電流を超えてしまう状態が続いた場合には、当該モジュールについてモジュールバランシングを中止し、次にモジュールバランシングを行なうことが決定されているモジュールについて、先にモジュールバランシングを行なうような構成とすることができる。
【０１０１】
以上のように、本実施形態においては、たとえば、各モジュールを構成する各セル間の容量ばらつきの程度や、組電池１００を構成する各モジュール間の容量ばらつきの程度に応じて、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法のいずれかの方法により、アクティブバランシングによる容量調整を行なうことができる。
【０１０２】
なお、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法のいずれの方法においても、上述した方法により決定されたセルバランシングおよび／またはモジュールバランシングを行なう際には、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を連続的に行なうことで、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングを実行してもよいし、あるいは、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を所定時間行った後、容量調整を中断し、各セルの電圧の検出を行い、再度、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を所定時間行なうという動作を繰り返し実行するような構成としてもよい。すなわち、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を間欠的に行なうような構成としてもよい。
【０１０３】
なお、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を間欠的に行なう場合においては、たとえば、図２０（Ａ）に示すように、上述した方法にしたがって決定したセルバランシングおよび／またはモジュールバランシングの順序に従って、容量調整を行なうような構成とすることができる。すなわち、たとえば、図２０（Ａ）に示すように、４つのセルＣ＃１、Ｃ＃２、Ｃ＃３、Ｃ＃４について、同図に示す順番でセルバランシングを行なう場合を例示して説明すると、容量調整を行なう時間（セルバランシング回路オンとする時間）Ｔに関係なく、同図に示す順番でセルバランシングを行なうような構成とすることができる。なお、図２０（Ａ）においては、セルバランシングのみを例示したが、モジュールバランシングにおいても同様とすることができる。
【０１０４】
あるいは、図２０（Ｂ）に示すように、上述した方法にしたがって決定したセルバランシングおよび／またはモジュールバランシングの順序に従い、容量調整を行なう時間（セルバランシング回路および／またはモジュールバランシング回路をオンとする時間）Ｔごとに、各セルおよび／またはモジュールの容量調整を行なう時間に応じた割合にて、容量調整を行なう全てのセルおよび／モジュールについて容量調整を実行するような構成としてもよい。すなわち、たとえば、図２０（Ａ）の場合と同様に、４つのセルＣ＃１、Ｃ＃２、Ｃ＃３、Ｃ＃４について、同図に示す順番でセルバランシングを行なう場合を例示して説明すると、容量調整を行なう時間（セルバランシング回路オンとする時間）Ｔごとに、４つのセルＣ＃１、Ｃ＃２、Ｃ＃３、Ｃ＃４の容量調整を行なう時間に応じた割合にて、容量調整を行なう全てのセルＣ＃１、Ｃ＃２、Ｃ＃３、Ｃ＃４について容量調整を実行するような構成としてもよい。なお、図２０（Ｂ）においては、セルバランシングのみを例示したが、モジュールバランシングにおいても同様とすることができる。特に、このような方法によれば、セルバランシングおよび／モジュールバランシングを行なう各セルおよび／または各モジュールについて、均等に容量調整を実行することができ、そのため、セルバランシングおよび／モジュールバランシングを途中で中断した場合でも、各セルおよび／または各モジュール間における容量の不均一度を低減することができる。
【０１０５】
本実施形態によれば、アクティブバランシングによる容量調整を行なう際に、目標の充電量、各セルとモジュールとの間および／または各モジュール間で移動させる電荷量、電荷の移動方向、および容量調整時間を適切に算出することができるため、アクティブバランシングによる容量調整を短時間で、高効率で行なうことができる。特に、本実施形態によれば、目標の充電量、ならびに、各セルとモジュールとの間および／または各モジュール間で移動させる電荷量を予め求めることができるため、容量調整中に、容量ばらつきの計測を行なうために容量調整を中断する処理を頻繁に行なう必要がなくなるため、容量調整時間の短縮化が可能となる。特に、本実施形態によれば、目標の充電量、各セルとモジュールとの間および／または各モジュール間で移動させる電荷量、電荷の移動方向、および容量調整時間を適切に算出することができるため、容量調整中に、容量ばらつきの計測を行なうために容量調整を中断する処理を全く行なわない場合、あるいは、容量ばらつきの計測を行なうために容量調整を中断する処理を行なう回数を低減することが可能となる。これに加えて、本実施形態によれば、目標の充電量、ならびに、各セルとモジュールとの間および／または各モジュール間で移動させる電荷量に基づいて、容量調整を行なうことができるため、容量調整の終期に、充電および放電を繰り返すチャタリング現象の発生を有効に防止することができる。
【０１０６】
なお、図２１、図２２に、本実施形態に係る手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果を、図２３、図２４に、従来例の手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果を、それぞれ示す。なお、本シミュレーションにおいては、１モジュール当たりの１２個の電池を直列接続してなるモジュールを８個直列してなる組電池において、本実施形態に係る手法、および従来例の手法によりアクティブバランシングを行なった場合についてシミュレーションを行なった。
【０１０７】
ここで、図２１、図２２には、上述した図２０（Ｂ）に示す方法により本実施形態に係るセル−モジュールバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果を示している。また、図２３、図２４には、特許文献１（特開２００５−５２１３６３号公報）に開示された方法、すなわち、間欠的に容量調整を行なうに際し、容量調整を中断している間に、容量ばらつきの計測を行い、容量調整を中断している間において容量ばらつきが最も大きなセルおよびモジュールについて容量調整を行なうという動作を繰り返し実行することでアクティブバランシングを行なう方法によるシミュレーション結果を示している。また、図２１、図２３は、８個のモジュールを構成する各電池のＳＯＣの変化を、図２２、図２４は、各モジュールのＳＯＣの変化をそれぞれ示している。なお、本シミュレーションにおいては、本実施形態に係る手法および従来例の手法のいずれにおいても、容量バラツキの条件は同じとし、かつ、容量調整をオンとする時間を３６００秒、容量調整をオフとする時間を１２０秒とし、容量調整のオン／オフを繰り返すような条件とした。
【０１０８】
図２１、図２２に示すように、本実施形態に係る手法によりアクティブバランシングを行なった場合には、各セルおよび各モジュールの容量調整を良好に行なうことができる一方で、図２３、図２４に示すように、従来例の手法によりアクティブバランシングを行なった場合には、充電および放電を繰り返すチャタリング現象が発生してしまい、各セルおよび各モジュールの容量が収束しない結果となった。
【０１０９】
なお、上述の実施形態において、セルバランシング回路２００ａ，２００ｂ、モジュールバランシング回路３００は本発明の電荷移動回路に、制御装置１０は本発明の制御手段に、それぞれ相当する。
【０１１０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…制御装置
１００…組電池
Ｃ１〜Ｃ８…セル
Ｍ１，Ｍ２…モジュール
２０ａ，２０ｂ…セルコントローラ
３０…モジュールコントローラ
２００ａ，２００ｂ…セルバランシング回路
３００…モジュールバランシング回路
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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